Устройство может вызывать ощущения в протезах рук.

Дэниел Моран, доктор философии, профессор биомедицинской инженерии в Школе инженерии Прикладная наука и нейробиология, физиотерапия и неврологическая хирургия в Медицинской школе получили трехлетний грант в размере почти 1,9 миллиона долларов от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) на испытание нового устройства, разработанного его лабораторией, которое стимулировать нервы в плече и предплечье. Если это сработает, люди с ампутированными конечностями, использующие моторизованные протезы, смогут ощущать различные ощущения через протез, которые будут посылать сенсорные сигналы в мозг.DARPA уже финансирует «Люк Арм», высокотехнологичную бионическую конечность, созданную DEKA Research. Протез, названный в честь персонажа «Звездных войн» Люка Скайуокера, который получил протез после потери правой руки в эпической битве с Дартом Вейдером, предназначен для помощи военнослужащим, женщинам и ветеранам, перенесшим ампутации верхней конечности.

Хотя усовершенствованный протез руки позволяет пользователям выполнять шесть различных захватов, например поднимать небольшие предметы, он не дает пользователям ощущения прикосновения и ориентации руки.Моран, специализирующийся в области моторной нейрофизиологии и интерфейсов мозг-компьютер, и его команда разработали электрод, предназначенный для стимуляции сенсорных нервных клеток локтевого и срединного нервов рук. Локтевой нерв, один из трех основных нервов предплечья, является самым большим нервом в организме, не защищенным мышцами или костью, и связан с безымянным пальцем и мизинцем руки.

Это нерв, который стимулируется, когда вы ударяете локтем о что-то и запускаете свою «забавную кость». Срединный нерв в плече и плече соединен с другими пальцами руки, поэтому вместе два нерва контролируют движения и ощущения, включая прикосновение, давление, вибрацию, тепло, холод и боль во всех пальцах.

По словам Морана, люди, использующие протезы рук, должны полагаться на свое зрение, чтобы использовать их должным образом. Чтобы взять чашку кофе, они должны видеть чашку, обхватывать ее пальцами протеза и поднимать.

Они не могут почувствовать, находится ли чашка у них в руке, горячая или холодная чашка или они собираются ее уронить. Благодаря возможности осязания у пользователей будет больше контроля над протезом.Моран и его команда, в которую входят Гарольд Бертон, доктор философии, профессор нейробиологии; Уилсон (Зак) Рэй, доктор медицины, доцент кафедры неврологической хирургии медицинского факультета; и Мэтью МакИвен, который закончит университет со степенью доктора медицины / доктора философии в мае 2015 года и работал над этим проектом для своей диссертации, разработали интерфейс периферического нерва макросита, предназначенный для стимуляции регенерации локтевого и срединного нервов для передачи информации обратно в центральный нерв. нервная система.

Макросито сделано из ультратонкого, гибкого материала, похожего на мягкую контактную линзу, имеет размер примерно 1/8 цента и выглядит как колесо телеги с открытыми пространствами между «спицами», которые позволяют нерву расти.Рэй имплантирует электрод в локтевые и срединные нервы предплечий нечеловеческих приматов, чтобы определить количество сенсорной информации, кодируемой путем прямой стимуляции небольших групп периферических нервов. Они также имплантируют манжетный электрод, текущий стандарт ухода, для сравнения характеристик.После имплантации в предплечье Моран и команда научат нечеловеческих приматов играть в видеоигру, управляемую джойстиком, в которой команда будет указывать им, как перемещать джойстик, стимулируя локтевой и срединный нервы.

Их награда за успешное прохождение различных этапов игры — фруктовый сок.«Мы хотим видеть то, что они могут воспринимать», — говорит Моран. «Если мы стимулируем этот сектор нерва, это говорит им, что нужно дотянуться до одной стороны в стандартной задаче достижения.

Мы хотим выяснить, насколько маленьким мы можем сделать стимуляцию, чтобы они все еще могли ее ощущать».В частности, Моран и его команда проанализируют, сколько различных независимых каналов они могут стимулировать на нерве, чтобы определить, сколько датчиков будет работать на протезе руки.

Используя метод, называемый текущим управлением, они могут перемещать различное количество тока вокруг нерва, чтобы активировать разные секторы, чтобы подключить сенсорные датчики на руке к другому участку нерва. Его команда уже добилась успеха с этим методом на моторных нейронах на модели крыс.«Если это работает для стимуляции двигательных нейронов в мышцах, мы, безусловно, можем стимулировать сенсорные нейроны, а это никогда не было сделано в поведенческой модели у нечеловеческих приматов», — говорит Моран.

Бертон, специалист по сенсорной нейрофизиологии, проанализирует, как мозг обрабатывает обратную связь от нервной стимуляции.«Чем больше пространства использует мозг, тем больше вычислительной мощности и важнее что-то», — говорит Моран. «Область руки в соматосенсорной коре — это большая часть мозга, поэтому у нее должна быть большая пропускная способность.

Мы думаем, что сможем посылать ей много информации».Моран и его команда будут работать с DARPA, чтобы определить, сколько датчиков поставить на протезы руки.

«Если нервная система не может обрабатывать более восьми или 10 каналов, нет смысла добавлять туда больше», — говорит он. «Мы хотим узнать пропускную способность и то, что нервная система может интерпретировать с помощью искусственных ощущений».


8 комментариев к “Устройство может вызывать ощущения в протезах рук.”

  1. приятно, что ты меня так высоко ценишь, но я говорю всего лишь от себя 🙂

  2. Гришкина Юлия Геннадиевна

    Шота аленей видать забанили не только в телеграфе)

  3. Truthseeker

    Как всегда тускло, падаль ка.цапская. Соберись! Добавь огня-как в Кемерово ;-))

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *