Προσθετική μελών: Νέο βιονικό χέρι δίνει φυσική αίσθηση αφής

Ονειρεύεστε ένα μέλλον όπου το βιονικό χέρι του Luke Skywalker είναι κάτι περισσότερο από μια ταινία επιστημονική φαντασίας; Οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα «βιονικό χέρι» που με τη βοήθεια μικροσκοπικών ρομπότ είναι ικανό να δημιουργήσει ξανά τις ζωτικές αισθήσεις που χάνει κάποιοις, όταν χάνει ένα άνω άκρο. Τα bots το κάνουν αυτό με δόνηση των μυών στο σημείο ακρωτηριασμού.

Μέχρι το 2028, η παγκόσμια αγορά προσθετικών μελών του ανθρωπίνου σώματος αναμένεται να φτάσει τα 8 δισεκατομμύρια δολάρια, σύμφωνα με μια έκθεση του 2021 από την Grand View Research. Ωστόσο, τα τεχνητά άκρα έχουν χτυπήσει σε ένα μηχανικό εμπόδιο. Δεν μπορούν πραγματικά να πραγματοποιήσουν πολλές διαισθητικές αισθήσεις που μας βοηθούν στην καθημερινή μας ζωή, όπως ο τρόπος που νιώθουμε, όταν ανοίγουμε και κλείνουμε τα χέρια μας.

Κλινική Cleveland
«Χρησιμοποιούμε ακόμη τεχνολογία που έφτασε στο αποκορύφωμά της γύρω στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο », εξήγησε ο Paul Marasco, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής του Ινστιτούτου Cleveland Clinic Lerner Research και επικεφαλής συγγραφέας μιας μελέτης για το νέο βιονικό βραχίονα που δημοσιεύτηκε την Τετάρτη. στο περιοδικό Science Robotics. Αν και υπάρχουν αρκετές άλλες ομάδες που εργάζονται σε βιονικά όπλα, όπως οι ομάδες πίσω από το δημοφιλές βιντεοπαιχνίδι Deus Ex και Metal Gear Solid, ο Marasco παρουσιάζει μερικά πλεονεκτήματα της έκδοσής του.

Η συσκευή που μοιάζει με επιστημονική φαντασία μεταφράζει πληροφορίες απευθείας από και προς τον εγκέφαλο μέσω ισχυρών ρομπότ, τα οποία έχουν περίπου το μισό μέγεθος ενός τυπικού σπιρτόκουτου. Ενώ μετατρέπει τις σκέψεις σε δράση, ο βραχίονας μπορεί ταυτόχρονα να έρθει σε επαφή με τον εγκέφαλο για να δώσει αισθήσεις που αντιστοιχούν στην προβλεπόμενη δράση. Όχι μόνο αυτό το τεχνητό άκρο φαίνεται να είναι ο πρώτος βιονικός βραχίονας, που φέρεται να δίνει μια σειρά πλεονεκτημάτων σε σχέση με την τυπική προσθετική, αλλά οι μετρήσεις υποδεικνύουν ότι επαναλαμβάνει τη μηχανική των φυσικών βραχιόνων σε μεγάλο βαθμό. Αποκαθιστά τα ασυνείδητα αντανακλαστικά στους ακρωτηριασμένους που το χρησιμοποιούν. Βασιζόμαστε σε τέτοια αντανακλαστικά κάθε μέρα. Για παράδειγμα, όταν μαζεύουμε ένα φλιτζάνι καφέ, το χέρι μας βρίσκει την κούπα στο τραπέζι, πιάνει τη λαβή με το σωστό επίπεδο σφριγηλότητας και αφήνει να φύγει την τέλεια στιγμή για να αποτρέψει τη διαρροή. Μπορούμε να επιτύχουμε αυτό το έργο χωρίς σκέψη, επειδή τα νεύρα στους μύες των χεριών μας ανταποκρίνονται αυτόματα στις επιλογές μας.

Αυτός ο βιονικός βραχίονας μοιάζει με κάτι από επιστημονική φαντασία. Τα παραδοσιακά προσθετικά άκρα δεν μπορούν να δημιουργήσουν ξανά μια τέτοια απρόσκοπτη κίνηση. Τα άτομα με ακρωτηριασμό πρέπει να τα κοιτάνε ανά πάσα στιγμή και να ανησυχούν για πράγματα που συνήθως ένα άτομο με αναπηρία προκαλεί διαίσθηση. Μετά τη δοκιμή της συσκευής σε δύο άτομα της μελέτης και τη χρήση πρωτοφανών αναλυτικών εργαλείων, η ομάδα ενθουσιάστηκε όταν ανακάλυψε ότι τα άτομα επέστρεψαν σε αντανακλαστικές συμπεριφορές πριν από τον ακρωτηριασμό τους, συμπεριλαμβανομένου του διαισθητικού κρατήματος και των φυσικών κινήσεων των ματιών, Μπορούσαν να εστιάσουν την όρασή τους μακριά από το άκρο. Ο μεταλλικός βραχίονας απαιτεί τρία στοιχεία: αναδιάταξη νευρικών απολήξεων, μίνι ρομπότ που λειτουργούν ως ένα είδος κέντρου ελέγχου και ο ίδιος ο βιονικός βραχίονας.

Σε πρώτο στάδιο, μια χειρουργική διαδικασία παίρνει τις αχρησιμοποίητες νευρικές απολήξεις ενός ακρωτηριασμένου στο υγιές μέρος του βραχίονα και τα “βάζει” στο σημείο του ακρωτηριασμού. Ο βιονικός βραχίονας τοποθετείται στη θέση του ακρωτηριασμού και μικρά ρομπότ τοποθετούνται στην πρίζα. Αυτά τα ρομπότ πιέζουν σε σχετικές περιοχές του χώρου, διεγείροντας τις νευρικές απολήξεις που είναι πλέον προσαρτημένες, όταν ο ασθενής μπλέξει το χέρι.
Οι ερευνητές τροποποίησαν τα προσθετικά σκέλη αντί να ξεκινήσουν από το μηδέν, ελπίζοντας να διαδοθούν γρήγορα οι συσκευές σε κλινικές αποκατάστασης και να τις καταστήσουν πιο οικονομικές από τις παραδοσιακές προσθετικές. Οι άνθρωποι που χρησιμοποιούν τα λιγότερο εξελιγμένα τεχνητά άκρα συχνά χρησιμοποιούν υπερβολικά την πλευρά του σώματός τους χωρίς ακρωτηριασμό, γεγονός που οδηγεί σε προβλήματα στην πλάτη ή τους ώμους. Έτσι, απαιτείται τελικά δαπανηρή ιατρική φροντίδα.