Ученые говорят, что преодолели одно из последних препятствий на пути к тому, чтобы наделить протезы полным спектром ощущений, доступных человеческой конечности. Команда достигла этого, имплантировав небольшое устройство в протез руки.

Смотрите также Робот-хирург Da Vinci сжег женщине кишечник, что привело к ее смерти

Детали

Чтобы технология заработала, инженеры разместили датчик температуры на кончике указательного пальца. Он в свою очередь соединен с так называемым термодом, а дальше с телом пациента. Это создало петлю обратной связи, в которой изменения температуры, обнаруженные датчиком, передавались в центральную нервную систему человека. Мозг интерпретировал изменения температуры как такие, что "ощущаются" в отсутствующей руке.

Фабрицио, 57-летний мужчина из Италии, фамилия которого не разглашается из соображений конфиденциальности, потерял руку ниже локтя, когда ему было 20 лет. Он стал первым человеком, который получил новое устройство. Более года он участвовал в лабораторных экспериментах, которые в конце концов продемонстрировали способность чувствовать температуру через протез.

  • В одном из экспериментов, например, Фабрицио успешно различал визуально идентичные бутылки с водой, температура которой колебалась от 40 до 20 градусов по Цельсию. Он правильно различал температуру каждый раз, когда пользовался новым устройством, по сравнению с 33% случаев, когда он был выключен.
  • В другом тесте он сортировал металлические кубики разной температуры гораздо быстрее с устройством, чем без него.
  • Наконец, с завязанными глазами Фабрицио отличил человеческую руку от протеза, просто коснувшись их, в 80% тестов.

Исследователи, которые разработали новое устройство, говорят, что изобретение не только выполняет полезную функцию, но и может сделать жизнь людей с ампутированными конечностями просто приятнее.

Что было действительно круто увидеть, так это то, что однажды Фабрицио случайно прикоснулся к руке одного из студентов [в лаборатории] и сказал: "Ого, это же человек". Поэтому круто то, что ты можешь почувствовать, что касаешься другого человека,
– говорят разработчики.

С годами технологический прогресс улучшил способность различных протезов воспринимать прикосновение. Однако восприятие температуры было сложно воспроизвести искусственно.

В 2023 году профессор трансляционной нейроинженерии в Швейцарском федеральном технологическом институте Лозанны Сильвестро Мисера и его коллеги обнаружили, что люди, которым ампутировали часть руки, все еще могут чувствовать разницу температур на коже в тех местах, где раньше была конечность. Также хорошо известно, что люди с ампутированными конечностями часто продолжают чувствовать их так, будто они все еще там. Поэтому команда поставила себе задачу: создать способ использовать это ощущение.

  • Большим плюсом нового метода является то, что он не требует менять протез. Датчики могут быть интегрированы в любой имеющийся, которым пользуется пациент.
  • Кроме того, нет необходимости в хирургическом вмешательстве для установки.
  • К тому же устройство питается от батареи, поэтому его не нужно подключать к электросети, что делает его более удобным для ношения.

Сейчас команда совершенствует устройство — например, они хотят увидеть, как на его работу могут влиять такие факторы, как температура и влажность воздуха. Вскоре они надеются разработать протез, который будет восстанавливать все ощущения, которые испытывает человеческая рука, и который можно будет использовать в домашних условиях.