Разработана новая технология, передающая ощущения прикосновения через протез
Благодаря новым исследованиям ученых из университета Чикаго, возможно, в скором будущем чувствительные к прикосновениям протезы смогут в режиме реального времени передавать сенсорную информацию от искусственной конечности прямо в мозг.
Ведущий автор исследования, доцент кафедры биологии организма и анатомии в университете Чикаго Слиман Бенсмайя отметил:
– Для восстановления сенсорных двигательных функций руки необходимо не только заменить сигналы, посылаемые мозгом к конечности, но и восстановить импульсы, которые посылают нервные клетки руки к мозгу. Мы считаем, что ключ к успеху – это понимание механизма передачи сигналов в здоровом организме. Обладая этой информацией, можно пытаться искусственно воспроизвести модель нейронной активности путём стимуляции головного мозга.
Основная цель чикагских медиков – создать совершенную систему, позволяющую восстанавливать сенсорику. В ходе ряда экспериментов с обезьянами, у которых сенсорная система похожа на человеческую, ученые выявили схему нейронной активности, которая позволяет осуществлять управление конечностью.
На первом этапе экспериментов необходимо было определить расположение пучков нейронов, отвечающих за ощущение прикосновения в конкретной части руки. В связи с этим, сперва животных научили определять несколько форм физического контакта пальцами, а затем ученые подключили электроды к участкам головного мозга, ответственным за ощущения от каждого пальца. Посылая сигналы в определённые зоны мозга, физические прикосновения заменили электрическими импульсами, и, исходя из поведения обезьян, как таковых различий они не почувствовали.
Второй этап опыта был направлен на воспроизведение ощущения давления. Алгоритм, разработанный учеными, генерировал то «количество» электрического тока, которое вызвало бы нужное ощущение давления. Обезьяны снова сравнивали настоящие физические ощущения с воздействием электрических импульсов.
На последнем этапе исследования ученые обратили внимание на последовательность сигналов нервной системы, имеющих место во время комплексных действий. Выяснилось, что, когда обезьяна хватает и затем отпускает некий объект, это вызывает всплеск активности в его мозге, что можно воспроизвести и с помощью электрической симуляции.
–На сегодняшний день пациенты могут контролировать свои руки с семью степенями свободы. Но всё это бессмысленно до тех пор, пока не налажена сенсорная связь. Мы имеем довольно совершенные алгоритмы, расшифровывающие двигательные сигналы. Когда мы завершим наши исследования, функциональность умных протезов существенно возрастёт, – отмечает Бенсмайя.
