Осязание после ампутации можно вернуть благодаря бионической технологии

Люди с ампутированными конечностями вновь обретают утраченные ощущения. Если положить что-то горячее или холодное на уцелевшее предплечье, пациент почувствует температуру предмета непосредственно в точке соприкосновения. Но у людей с ампутированными конечностями может ощущаться это же тепло в той части тела, которой нет, то есть в призраке, в фантоме отсутствующей руки. Испытуемые искусственными пальцами воспринимают, горячий предмет или холодный, а также могут сказать, прикасаются ли они к меди, пластику или стеклу.

В сотрудничестве между Федеральной политехнической школой Лозанны (EPFL), Школой перспективных исследований Сант'Анна (SSSA) и Centro Protesi Inail технологию успешно протестировали на 17 из 27 пациентов. Результаты опубликовали в журнале Science.

Нейроинженеры Сильвестро Микера и Солайман Шокур стремились внедрить новую сенсорную обратную связь в протезы конечностей, чтобы обеспечить более реалистичное прикосновение к культям после ампутации. В последнем исследовании они сосредоточились на температуре. И совершили открытии об обратной связи, которое намного превзошло их ожидания.

Изобретатели размещают термические электроды на сохранившейся части руки, то есть никакой имплантации, вживления, не требуется. Благодаря накладным электродам пациент ощущает через протез, горяч ли предмет или холоден, и даже может различать особенности поверхности. Итак, людям после утраты конечности можно вернуть реалистичные осязательные ощущения. Швейцарская разработка открыла новые пути для неинвазивного протезирования.

Франческа Росси из Болоньи, Италия, недавно приняла участие в исследовании. Испытания помогли изучить воздействие температурной обратной связи на кожу оставшейся части конечности, то есть культи.


— Франческа Росси, участница экспериментов.

Франческа — одна из тех 17 пациентов, которые почувствовали изменение температуры в фантомной руке благодаря новаторской технологии от EPFL. Росси добавила, что температурная обратная связь — приятное ощущение, потому что возвращает иллюзию конечности, которой больше нет.

Несколько лет назад Микера и Шокур узнали о системе, которая может обеспечивать температурную обратную связь через кожу здоровых людей. Компания Metaphysiks разработала нейротактильную технологию MetaTouch для виртуальной реальности. MetaTouch сочетает в себе сенсорную и температурную обратную связь. Нейроинженеры EPFL позаимствовали принцип MetaTouch и создали MiniTouch — это устройство обеспечивает тепловую обратную связь для интеграции в протезы.



MiniTouch состоит из тонкого датчика, который можно встроить в палец протеза. Сенсор в пальце считывает тепловую информацию об объекте, к которому прикасаются. А термодатчик, который соприкасается с кожей на культе испытуемого, нагревается или охлаждается, передавая температурный профиль объекта.

Учёные обнаружили, что небольшие участки кожи на оставшейся руке соответствуют определённым участкам фантомной кисти, например, большому пальцу или кончику указательного. И убедились, что парность температурных ощущений между точками на культе и фантомной частью тела уникальна для каждого пациента.

Почти десять лет назад Микера и его коллеги обеспечили сенсорную обратную связь о захваченных бионическим протезом объектах в режиме реального времени. В процессе они обнаружили: если обеспечить людей обратной связью через протез, то инвалиды начинают воспринимать искусственный придаток тела как часть себя, своей нервной системы. Когда удалось добавить ощущение температуры — это стало ещё одним шагом к созданию бионических протезов. На очереди среди задач нейроинженеров — точная настройка температурных ощущений и интеграция их протезы, настроенные индивидуально для каждого пациента.