Люди, що втратили кінцівки і отримали на їх місце протези, як правило, не можуть повноцінно ними управляти. Медики з Чикаго придумали спосіб зберегти сенсорні нерви біля ампутованою ноги і навчили пацієнта керувати протезом ноги однієї лише "силою думки".
31-річний Зак Воутер (Zac Vawter), що втратив кінцівку в результаті мотоциклетної аварії , Тепер може нормально ходити, просто думаючи про рухах, які він повинен зробити. Відтепер він може легко перебудовуватися від ходьби по рівній поверхні до підйому по сходах і навіть грати в футбол. І для цього йому не потрібно при зміні діяльності як щось змінювати "настройки" штучної ноги.
Це стало можливо завдяки тому, що не використовуються нервові закінчення пацієнта медики зберегли під час ампутації, а потім перенаправили їх на стегно. Там вони коммуницируют з роботизованим протезом.
Під час звичайної ампутації кінцівок основні сенсорні нерви розриваються і втрачають свою функцію. Але в 2006 році Тодд Куіка ( Todd Kuiken ) І його колеги з Реабілітаційного інституту Чикаго зрозуміли, що зберегти частину функцій сенсорних нервів можливо: необхідно під час операції приєднати їх до іншої частини тіла.
Це дало можливість використовувати переслані нервові сигнали для управління роботизованим протезом. Таким чином, людина отримує здатність керувати своєю новою кінцівкою за допомогою тих же нервів, що спочатку використовувалися для руху реальної, загубленої кінцівкою. Команда Куіка вперше випробувала свою процедуру, яка називається цільова мишцевая реіннервація ( targeted innervation ), На людях, яким довелося ампутувати руку . Тепер цей метод застосували і до тих, хто позбувся ноги.
Для початку вчені перенаправили дві основні гілки сідничного нерва людини до м'язів стегна вище лінії ампутації. Одна гілка управляє литкового м'язом і деякими м'язами стопи, інша - контролює м'язи по зовнішній стороні ноги і ще кілька м'язів стопи. Через кілька місяців людина навчилася контролювати свої м'язи стегна, уявляючи собі, що використовує втрачену ногу.
На наступному етапі вчені пов'язали протез з нервовими закінченнями. Роботизована нога - це, по суті, дуже складний механізм зв'язку механічних датчиків, в тому числі акселерометрів . Інформація цих датчиків використовується для різних типів ходьби.
Команда Куіка вважала, що нога зможе працювати ще краще, якщо стиль ходьби буде диктувати сідничний нерв. Для здійснення цього дослідники просили добровольця подумки виконувати певні рухи втраченої кінцівкою (наприклад, згинати ногу в коліні). У цей час вони фіксували і потім вивчали структуру електричних сигналів від нервів, перенаправлених в м'язи стегна. Виявивши певну закономірність в електричної активності, вони запрограмували роботизовану ногу на згинання при отриманні відповідних "команд".
Використовуючи лише механічні дані датчиків (тобто в разі звичайної "штучної ноги"), протез робить вірне рух приблизно в 87% випадків. З додатковими даними від нервів цей показник зростає до 98%, що майже повністю виключило можливість критичної помилки - помилки, яка призводить до втрати рівноваги і падіння носія протеза. Такого роду помилки часто трапляються, коли людині раптово доводиться змінити стиль ходьби (наприклад, коли необхідно почати підніматися по сходах). Але за допомогою додаткової інформації, що надходить від нервів, роботизована нога перемикається від одного стилю до іншого природним чином.
Нове покоління роботизованих ніг куди більш функціонально, ніж всі попередні. По суті, такі протези можуть робити все те, на що була здатна втрачена людиною кінцівку.
Подробиці - у виданні New England Journal of Medicine .
Також по темі:
Революційний протез дозволив американцеві підкорити хмарочос
Китайці подарували паралізованим свободу польоту
Вчені створили матеріал, здатний відчувати дотики
Американці випробували роборукою, повинностей думкам паралізованої людини
Людина з залізною рукою керує протезом силою думки
Рука, яка знімає бар'єри: в Москву приїхав володар протеза майбутнього
