En protese, der genopretter følelsen af, hvor din hånd er

Forskere har udviklet en næste generations bioniske hånd, der gør det muligt for amputerede at genvinde deres proprioception. Resultaterne af undersøgelsen, som er blevet offentliggjort i Science Robotics , er kulminationen på ti års robotikforskning.

Næste generations bioniske hånd, udviklet af forskere fra EPFL, Sant'Anna School of Advanced Studies i Pisa og A. Gemelli University Polyclinic i Rom, gør det muligt for amputerede at genvinde en meget subtil, tæt på naturlig følesans. Det lykkedes forskerne at gengive følelsen af ​​proprioception, som er vores hjernes evne til øjeblikkeligt og præcist at fornemme positionen af ​​vores lemmer under og efter bevægelse - selv i mørket eller med lukkede øjne.

Den nye enhed gør det muligt for patienterne at række ud efter et objekt på et bord og for at konstatere et elements konsistens, form, position og størrelse uden at skulle se på det. Protesen er blevet testet med succes på flere patienter og virker ved at stimulere nerverne i amputeret stub. Nerverne kan derefter give sensorisk feedback til patienterne i realtid - næsten som de gør i en naturlig hånd.

Resultaterne er resultatet af ti års videnskabelig forskning koordineret af Silvestro Micera, professor i bioingeniør ved EPFL'School of Engineering og Sant'Anna School of Advanced Studies, og Paolo Maria Rossini, direktør for neurovidenskab ved A. Gemelli University Polyclinic i Rom.

Sensorisk feedback

Nuværende myoelektriske proteser tillader amputerede at genvinde frivillig motorisk kontrol over deres kunstige lemmer ved at udnytte resterende muskelfunktion i underarmen. Imidlertid, manglen på nogen sensorisk feedback betyder, at patienterne er meget afhængige af visuelle signaler. Dette kan forhindre dem i at føle, at deres kunstige lem er en del af deres krop og gøre det mere unaturligt at bruge.

For nylig, en række forskergrupper har formået at give taktil feedback hos amputerede, hvilket fører til forbedret funktion og proteseudførelsesform. Men denne seneste undersøgelse har taget tingene et skridt videre.

"Vores undersøgelse viser, at sensorisk substitution baseret på intrananeural stimulation kan levere både positionsfeedback og taktil feedback samtidigt og i realtid, "forklarer Micera." Hjernen har ikke noget problem med at kombinere disse oplysninger, og patienter kan behandle begge typer i realtid med fremragende resultater. "

Intraneural stimulering genopretter strømmen af ​​ekstern information ved hjælp af elektriske pulser sendt af elektroder indsat direkte i amputeret stub. Patienter skal derefter gennemgå træning for gradvist at lære at oversætte disse pulser til proprioceptive og taktile fornemmelser.

Denne teknik gjorde det muligt for to amputerede at genvinde høj proprioceptiv skarphed, med resultater, der kan sammenlignes med dem, der blev opnået hos raske forsøgspersoner. Den samtidige levering af positionsinformation og taktil feedback gav de to amputerede mulighed for at bestemme størrelsen og formen på fire objekter med en høj nøjagtighed (75,5%).

"Disse resultater viser, at amputerede effektivt kan behandle taktile og positionsoplysninger modtaget samtidigt via intrananeural stimulation, "siger Edoardo D'Anna, EPFL -forsker og hovedforfatter af undersøgelsen.