Tim sa Univerziteta u Pitsburgu pokušava da napravi protetske udove koji funkcionišu poput onih u filmu Ratovi zvezda.
Nakon što je Luk Skajvoker izgubio ruku u borbi svetlosnim mačem, „Daju mu ovu novu ruku, i ne možete reći da nije njegova“, kaže Li Fišer, biomedicinski inženjer.
Luk čak kaže „jao“ kada mu medicinski droid probode protetski prst.
„To je naš dugoročni cilj“, kaže Fišer, „da obnovimo senzornu povratnu informaciju sa udova koji nedostaju“.
Ljudski mozak se oslanja na stalan tok taktilnih informacija da bi izvršio osnovne zadatke, kao što je držanje šoljice kafe. Ipak, neki od najnaprednijih motorizovanih udova — uključujući i one koje kontrolišu isključivo nečije misli — ne daju ovu vrstu povratnih informacija. Kao rezultat toga, čak i najsavremenija protetika često može frustrirati svoje korisnike.
Fišer je jedan od više od 80 naučnika, osoblja i pripravnika u univerzitetskim laboratorijama za neuralno inženjerstvo za rehabilitaciju koji rade na tome da dodaju osećaj dodira protetici. Cilj je opremiti veštačke ruke i stopala senzorima koji su povezani sa sopstvenim nervnim sistemom osobe.
Fišerova laboratorija, na primer, povezuje protetske ruke i noge sa uređajem ugrađenim u kičmu osobe.
„U osnovi izgleda kao špageti rezanci“, kaže on. „Mogu se ubaciti kroz iglu, tako da je prilično minimalno invazivan proces da se ubace.“
Uređaj je prvobitno dizajniran da ublaži hronični bol isporukom električnih impulsa kičmenoj moždini. Ali Fišerova laboratorija ga koristi za prenošenje informacija sa senzora na protetsku ruku ili stopalo.
Trik je da se stimulišu ista nervna vlakna koja su nekada bila povezana sa sopstvenim udom osobe, kaže Fišer. To zahteva malo pokušaja i grešaka.
„Prva stvar koju radimo je samo da pokušamo da razumemo: ‘Kakav je osećaj stimulacije?’, kaže on. „Možemo li da stvorimo osećaj koji kao da dolazi iz njihove ruke koja nedostaje ili iz njihovog stopala? Možemo li da promenimo koliko je intenzivan osećaj?“
Studija od četiri osobe sugeriše da je odgovor da. Pat Bejn, učesnik kome je amputirana desna ruka da bi se zaustavila infekcija, opisuje kakav je osećaj stimulacije u video snimku koji je napravio univerzitet: „Znam da tamo nema ruke, ali mogu da je osetim“, kaže ona. „Mogu da učine da se dlan moje ruke oseća kao da je dlan moje ruke. Prilično je uzbudljivo.“
Učesnici takođe navode da stimulacija smanjuje percepciju bola koji dolazi iz udova koji nedostaje – uobičajen problem nakon amputacije.
Fišerov tim sada takođe radi na korišćenju kičmenih implantata za pružanje senzorne povratne informacije sa veštačkih nogu i stopala.
Dodatak bi mogao učiniti ove protetske udove korisnijima, kaže Fisher, jer se oslanjamo na stalne povratne informacije od naših stopala samo da bismo ostali uspravni. „Mi smo u suštini kao naopako klatno koje morate stalno da se krećete da biste održali ravnotežu“, kaže on.
Preliminarni rezultati sugerišu da su povratne informacije pomogle najmanje jednoj osobi koja koristi protetsko stopalo.
„Videli smo kako izgleda poboljšanje u njenoj kontroli ravnoteže tokom stajanja, stabilnosti dok hoda, a takođe i možda neka poboljšanja u njenom samopouzdanju“, kaže Fišer.
Posezanje samo umom
Ljudi koji su paralizovani takođe mogu imati koristi od veštačkih udova sa osećajem dodira, kaže Dženifer Kolinger, vanredni profesor na univerzitetskom odeljenju za fizikalnu medicinu i rehabilitaciju.
Već nekoliko godina grupa iz Pitsburga radi sa paralizovanim volonterima koji su naučili da kontrolišu robotsku ruku koristeći samo svoje misli.
Cilj je razviti tehnologiju koja bi im omogućila da budu nezavisniji, kaže Kolinger. „Ono čemu idemo je da se možete hraniti, da možete da pripremite obrok, da budete u mogućnosti da se obučete“, kaže ona.
Ali ovakvi zadaci će biti teški ako se osoba mora oslanjati samo na svoje oči da bi znala šta robotska ruka radi. Dakle, naučnici iz Pitsburga dodaju istu vrstu senzora dodira koje koriste za poboljšanje protetskih ruku. Ali u ovom slučaju, senzorne informacije se isporučuju direktno u mozak umesto da idu kroz kičmu.
Istraživanje jedne osobe pokazalo je da osećaj dodira čini veliku razliku, kaže Robert Gaunt, biomedicinski inženjer.
„To skraćuje upola manje vremena koje je nekome potrebno da pokupi predmete i pomeri ih“, kaže on. A u nekim slučajevima, osoba je završila zadatak skoro jednako brzo kao i sposobna osoba.
Do sada, naučnici mogu ponuditi samo osnovni osećaj dodira ljudima koji koriste protetske udove.
Povratna informacija je dovoljno dobra da se zna kada noga ima težinu ili je ruka naišla na predmet, kaže Gaunt. Ali korisnici često opisuju osećaj kao vibraciju, zujanje, peckanje ili pritisak.
„Informacije koje možemo da pružimo definitivno nisu savršena zamena za ono što su izgubili“, kaže Fišer.
Informacije će se poboljšati kako stignu novi senzori i naučnici pronađu bolje načine da ih povežu sa nervnim sistemom osobe, kaže Gaunt. Ali uskoro neće odgovarati osetljivosti protetske ruke Luke Skajvokera.
„Naša sposobnost da razlikujemo [među] različite vrste objekata, tekstura, površina, to je težak problem“, kaže Gaunt. Ipak se nada da to nije nedostižno.
