Нова технологія протезів дозволить відчути температуру і дотик до предметів

Вчені кажуть, що подолали одну з останніх перешкод на шляху до того, щоб наділити протези повним спектром відчуттів, доступних людській кінцівці. Команда досягла цього, імплантувавши невеликий пристрій в протез руки.

Деталі

Щоб технологія запрацювала, інженери розмістили датчик температури на кінчику вказівного пальця. Він своєю чергою поєднаний з так званим термодом, а далі з тілом пацієнта. Це створило петлю зворотного зв'язку, в якій зміни температури, виявлені датчиком, передавалися в центральну нервову систему людини. Мозок інтерпретував зміни температури як такі, що "відчуваються" у відсутній руці.

Фабріціо, 57-річний чоловік з Італії, прізвище якого не розголошується з міркувань конфіденційності, втратив руку нижче ліктя, коли йому було 20 років. Він став першою людиною, яка отримала новий пристрій. Понад рік він брав участь у лабораторних експериментах, які зрештою продемонстрували здатність відчувати температуру через протез.

• В одному з експериментів, наприклад, Фабріціо успішно розрізняв візуально ідентичні пляшки з водою, температура якої коливалася від 40 до 20 градусів за Цельсієм. Він правильно розрізняв температуру щоразу, коли користувався новим пристроєм, порівняно з 33% випадків, коли він був вимкнений.
• В іншому тесті він сортував металеві кубики різної температури набагато швидше з пристроєм, ніж без нього.
• Нарешті, із зав'язаними очима Фабріціо відрізнив людську руку від протезу, просто торкнувшись їх, у 80% тестів.

Дослідники, які розробили новий пристрій, кажуть, що винахід не тільки виконує корисну функцію, але й може зробити життя людей з ампутованими кінцівками просто приємнішим.

Що було дійсно круто побачити, так це те, що одного разу Фабріціо випадково доторкнувся до руки одного зі студентів [у лабораторії] і сказав: "Ого, це ж людина". Тож круто те, що ти можеш відчути, що торкаєшся іншої людини,
– кажуть розробники.

З роками технологічний прогрес покращив здатність різних протезів сприймати дотик. Однак сприйняття температури було складно відтворити штучно.

У 2023 році професор трансляційної нейроінженерії в Швейцарському федеральному технологічному інституті Лозанни Сільвестро Місера та його колеги виявили, що люди, яким ампутували частину руки, все ще можуть відчувати різницю температур на шкірі в тих місцях, де раніше була кінцівка. Також добре відомо, що люди з ампутованими кінцівками часто продовжують відчувати їх так, ніби вони все ще там. Тож команда поставила собі завдання: створити спосіб використовувати це відчуття.

• Великим плюсом нового методу є те, що він не вимагає змінювати протез. Датчики можуть бути інтегровані в будь-який наявний, яким користується пацієнт.
• Крім того, немає потреби в хірургічному втручанні для встановлення.
• До того ж пристрій живиться від батареї, тому його не потрібно підключати до електромережі, що робить його більш зручним для носіння.

Зараз команда вдосконалює пристрій — наприклад, вони хочуть побачити, як на його роботу можуть впливати такі фактори, як температура та вологість повітря. Незабаром вони сподіваються розробити протез, який відновлюватиме всі відчуття, які відчуває людська рука, і який можна буде використовувати в домашніх умовах.