Stworzono pierwszą bioniczną protezę ręki, która może przekazywać do mózgu impulsy nerwowe i odbierać bodźce26.07.2019

Zaawansowany system rozpoznaje fakturę przedmiotów, dzięki czemu jego funkcjonowanie bardzo przypomina działanie ludzkiej kończyny.

Keven Walgamott, agent ds. nieruchomości, stracił rękę 17 lat temu w wypadku. Teraz, dzięki naukowcom, mógł przetestować LUKE Arm – pierwszą bioniczną dłoń, która nie tylko dobrze wygląda, ale może zachowywać sie podobnie do ludzkiej, podążając za intencjami człowieka. Naukowcom z Uniwersytetu w Utah udało się rozwinąć protezę do takiego poziomu reagowania na bodźce, że jest ona w stanie chwycić coś tak delikatnego jak jajko i przenieść je w wybrane miejsce bez stłuczenia.

LUKE Arm opracował Gregory Clark, inżynier biomedyczny, który przewodził zespołowi badaczy. Nazwa wynalazku nie bez powodu nawiązuje do Gwiezdnych Wojen – jeden z głównych bohaterów sagi, Luke Skywalker stracił w końcu rękę w pojedynku z Darth Vaderem, a później używał specjalnej, cybernetycznej dłoni. George Clark chciał zaprojektować podobne urządzenie, które jak prawdziwa kończyna, będzie „wyczuwać” fakturę przedmiotów i przesyłać sygnały do mózgu. Badania zespołu Clarka zostały opublikowane w naukowym magazynie Science Robotics.

Bioniczny prototyp ręki jest wykonany z silikonu medycznego i z części napędzających mechanizm. Wymaga stałego połączenia z komputerem, więc jak na razie nie ma mowy o dużej mobilności pacjenta. Interfejs składa się ze stu mikroelektrod i kabli, które poprzez implanty są połączone z ludzkimi nerwami w górnej części ręki i systemem poza ciałem. Urządzenie interpretuje sygnały nerwowe, a komputer tłumaczy je na cyfrowe bodźce, które instruują ramię, jak ma się poruszać. Dodatkowo sztuczna proteza LUKE Arm jest wyposażona w specjalne receptory, które rejestrują samo wrażenie dotyku. Prace nad LUKE Arm trwały ponad 15 lat. By osiągnąć zamierzony efekt, zespoł Clarka tworzył formuły matematyczne interpretujące nagrane impulsy wysyłane przez prawdziwą rękę. W ten sposób powstał model, który potrafi odtworzyć sposoby odbierania sygnałów przez ludzki organizm.

Największym wyzwaniem dla naukowców przy tworzeniu protezy było połączenie nerwów z górnej części ręki ze specjalnie zaprojektowanym interfejsem. Tak, by system potrafił dopasować się do ciała noszącego i przekazywać sygnały do mózgu. Przełomowe oprogramowanie The Utah Slanted Electrode Array, zaprojektowane przez prof. Richarda A. Normanna równolegle przetwarza informacje z centralnego układu nerwowego i mięśni, biorąc pod uwagę pozycję kończyn. Z pomocą tego wynalazku wspomniany wcześniej Walgamotth był zdolny podnosić winogrona bez naruszenia ich powierzchni, a także potrafił trzymać dłoń swojej żony, odczuwając coś podobnego do tego, co odbiera sprawna ludzka ręka.

– Jedną z pierwszych rzeczy, które chciał zrobić, to założyć swoją obrączkę, co jest trudne, kiedy ma się wyłącznie jedną sprawną dłoń – wspomina Clark.

Taka specyficzna proteza może znacznie ułatwić życie osobom po amputacji. Umożliwi im odczuwanie dotyku, a przez to określenie, czy trzymane przez nich obiekty są twarde czy miękkie. Może to się też przyczynić do lepszego i bardziej naturalnego operowania samą dłonią. Obecnie naukowcy pracują nad przenośną wersją bionicznej ręki. Clark liczy na to, że w przeciągu dwóch lat trzy osoby będą mogły zabrać protezę do domu, by ją przetestować.