Разработан сенсорный протез, соединяемый с нервами

Бионический искусственный палец позволяет ампутантам ощущать структуру материалов.

Неврологи и инженеры разработали сенсорный протез, соединяемый с нервами.

Итальянские и швейцарские ученые разработали протез, с помощью которого человек после ампутации кисти способен распознавать гладкие и шероховатые поверхности, как если бы прикасался к ним кончиком пальца. Устройство также позволяет эффективно тестировать протезы на неповрежденных конечностях.

Технология сенсорной обратной связи в бионических протезах была разработана группой ученых под руководством Сильвестро Мичера из Федеральной политехнической школы в Лозанне (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne - EPFL) и Калоджеро Оддо (Calogero Oddo) из Школы перспективных исследований имени Святой Анны (Scuola Superiore Sant'Anna). Электроды сенсорного «напальчника» искусственной конечности хирургическим путем присоединяются к нервам культи, и пациент без руки не только способен сжимать и разжимать пальцы, но и ощущать прикосновения.

Принцип действия бионического устройства заключается в его оснащении чувствительными датчиками, которые распознают информацию о контакте с предметом, после чего генерируется электрический сигнал. Этот сигнал затем конвертируется в импульс, приближенный по своим характеристикам к биоимпульсам в человеческом организме, который передается нервным волокнам.

Первым испытателем сенсорного протеза стал Деннис Аабо Соренсен (Dennis Aabo Sørensen), потерявший руку в результате несчастного случая. После имплантации электродов был проведен эксперимент: Соренсен должен был с завязанными глазами ощупывать гладкие или шероховатые поверхности, и 96% времени он верно определял их текстуру.

Тот же эксперимент был проведен на имеющейся конечности, при этом осязание проверялось с помощью тонких игл, временно прикрепленных к срединному нерву руки через кожу. Согласно результатам, 77% времени люди со здоровыми конечностями были способны различать шероховатости ощупываемых поверхностей.

Кроме того, ученые проверили, насколько информация от датчиков напоминает ощущение прикосновения реального пальца. Для этого они сравнили электроэнцефалограммы здоровых людей, когда они прикасались к предметам собственным пальцем или бионическим устройством. Оценка мозговой активности показала, что и в том, и в другом случае активировались одни и те же области мозга.

«Устройство дало мне возможность ощущать прикосновения почти так же отчетливо, как если бы это была моя собственная рука, - утверждает Деннис Соренсен. - Я до сих пор чувствую свою кисть, которой давно нет, но в этот раз я действительно осязал кончиками пальцев реальные поверхности».

«Это исследование объединяет фундаментальные и прикладные инженерные науки, - говорит Калоджеро Оддо. - Полученные сведения помогут лучше понять нейронные механизмы осязания, чтобы создавать роботехнические устройства для использования в медицине, промышленности и спасательных службах».

Бионический протез руки ученые создали в 2013 году. Тогда с его помощью можно было распознавать форму предмета, жесткий он или мягкий, теперь добавилось чувство осязания. Исследователи планируют запустить производство протеза в ближайшие годы, а пока доработка устройства продолжается.