En robothånd, denne gang med følelse

En dansk mand, der mistede sin venstre hånd i en fyrværkeriulykke for ni år siden, er nu i stand til at mærke forskellige former for tryk på tre fingre af en håndprotese. Arbejdet involverede en ny slags implanteret enhed, der leverer feedback direkte til de resterende nerver i mandens arm. Implantatet blev efterladt på plads i 31 dage, hvilket tillod manden at mærke gradueringer af berøringstryk, afhængigt af mængden af ​​afgivet elektrisk stimulus.

En mand med en robothånd kan nu føle forskellige grader af tryk takket være et implantat, der forbinder med nerverne i hans arm.

Arbejdet, udført af forskere ved det schweiziske føderale teknologiske institut i Lausanne, Schweiz, bidrager til bemærkelsesværdige nylige fremskridt inden for proteser, der kan formidle sensation. I et andet projekt tester forskere ved Case Western Reserve University en anden type implantat, der afgiver forskellige slags fornemmelser og har været fastgjort til en Ohio-mands arm i 19 måneder. Dette implantat afgiver stadig pålidelige fornemmelser – såsom at røre ved kuglelejer, sandpapir eller vatkugler – på 20 pletter på hans hånd og fingre (se En kunstig hånd med rigtige følelser).

For at opnå deres resultat indsatte de schweiziske forskere elektroder i to af patientens tre store armnerver: ulnar og median. Kræfter, der detekteres på fingerspidserne af en kunstig hånd, omsættes til elektriske stimuli, der leveres til elektroderne.

Det var ret fantastisk, for pludselig kunne jeg mærke noget, jeg ikke havde følt i ni år, sagde forsøgspersonen Dennis Aabo Sørensen i en video leveret af det schweiziske institut. Jeg kunne mærke runde ting og hårde ting og bløde ting. Feedbacken var helt ny for mig. Pludselig, når jeg lavede bevægelserne, kunne jeg mærke, hvad jeg lavede, i stedet for at se på, hvad jeg lavede.

Detaljer om det schweiziske implantat er offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab translationel medicin.

Stimulering i ulnarnerven gav fornemmelser i mandens pinky, mens stimulation i medianen frembragte fornemmelser i pegefinger og tommelfinger. Forskerne var i stand til at justere stimulationsniveauerne for at svare til mængden af ​​tryk, der blev påført på et ciffer, hvilket producerede fornemmelser lige fra den letteste berøring til større tryk. Derudover kunne Sørensen fortælle, hvor kraftigt han holdt en genstand, så han kunne forhindre den i at glide uden at klemme for hårdt. Sørensen kunne endda mærke, om han tog fat i noget rundt, lavet af træ eller et sammenrullet klæde - også når han havde bind for øjnene og bar støjdæmpende ørebeklædning.

Det er meget vigtigt, siger Stanisa Raspopovic, en videnskabsmand i Translational Neural Engineering Laboratory ved det schweiziske institut, og en af ​​forskerne på projektet. Denne graderede fornemmelse sker i realtid, og han kan straks mærke forskellen.

Det schweiziske institut sagde i en pressemeddelelse, at den danske mand var den første amputerede i verden, der følte sig - i realtid - med en sensorisk forstærket protese, men andre sådanne forsøg er undervejs. Implantaterne i en af ​​Case Westerns forsøgspersoner i Ohio, Igor Spetic, en 48-årig mand, der mistede sin højre hånd i en industriulykke, har været på plads længst.

Jack Judy , direktør for Nanoscience Institute for Medical and Engineering Technologies ved University of Florida, Gainesville, og en tidligere programleder for US Defense Research Projects Agency, der arbejder på neurale grænseflader, siger, at resultaterne ser gode ud på kort sigt, men tilføjer, at den virkelige bekymring er teknologiens langsigtede stabilitet. Når den langsigtede ydeevne af den nye neurale grænseflade er etableret, kan denne nye alternative tilgang forbedre livskvaliteten for amputerede markant, siger han.

Raspopovic siger i tidligere undersøgelser af rotter, at det schweiziske implantat varede ni til 12 måneder og tilføjede: Vi er meget sikre på, at dette kan vare i en lang, lang periode.

Den schweiziske undersøgelse er resultatet af et samarbejde kaldet Lifehand 2, ved hjælp af en robot hånd , under udvikling af flere europæiske universiteter og hospitaler. En patient styrer håndens bevægelse med standardteknologi, hvor muskler i det resterende lem aktiverer mekaniske dele på protesen.

Andre bestræbelser, der er i gang rundt om i verden, sigter mod at forbedre protesekontrol, ved at omtråde nervefibre for at kontrollere mere sofistikerede proteser (se A Lifelike Prosthetic Arm), for eksempel, eller at forbedre hjernegrænseflader for at give mulighed for tankekontrol (se Brain Helps Quadriplegics Move Robotic Arms with deres tanker).

Susan Young bidrog med rapportering til denne historie.

skjule