- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Осязание — обратная связь, которую мы получаем при использовании руки. Благодаря осязанию можно манипулировать предметами не глядя: захватывать их, гладить, бить и т.д. Обратная связь необходима для аккуратного обращения с хрупкими предметами типа яиц. Осязание даёт критически важную информацию для мгновенного рефлекторного реагирования — чтобы человек сохранил в целости свои механизмы и органы.
В конце концов, благодаря осязанию
Важность осязания бесспорна. В этой связи очень удручает, что конструкторы биопротезов до сих пор не нашли надёжного способа передавать в
До сих пор ни один коммерчески доступный протез рук и ног не комплектуется сенсорами осязания, потому что эту информацию всё равно невозможно передать человеку в реальном времени, то бишь естественным путём: через нервные окончания в
Помните, как Люк Скайуокер почувствовал боль, когда игла уколола его в только что установленную бионическую руку? Конечно, хотелось бы сделать такую технологию доступной не только для ситхов, но и для обычных людей.
Инженеры давно пытаются решить проблему. Очевидно, что требуется взаимодействие с центральной нервной системой человека, протокол которой пока не расшифрован до конца. Приходится искать обходные пути, чтобы совместить живые нейронные структуры и механические конструкции. Сейчас этим занимается прикладная наука нейроинженерия [2]. Группа нейроинженеров из Питтсбургского университета (США) нашла возможное решение [3] для передачи тактильных импульсов от механической руки.
Инженеры попытались заменить естественное осязание искусственными импульсами в надежде, что
Этот феномен описан в нескольких научных работах. Похоже, впервые он был замечен в 1997 году и описан в научной работе [4] в журнале Nature. Тогда учёные обратили внимание, что стимуляция отдельных участков коры головного
В Питтсбургском университете провели длительный шестимесячный эксперимент на 28-летнем пациенте Нейтане Коуплэнде (Nathan Copeland) с давним повреждением спинного
В
Самым сложным было найти подходящее место на коре головного
В конце концов, учёным удалось-таки составить примерную карту участков соматосенсорной области коры, связанных с обработкой информацией с каждого из трёх пальцев руки (большой, указательный, мизинец) и с ладони.
Импланты вставили аккуратно рядом с соответствующими нейронами, а пациента подключили к системе микростимуляции, подавая слабые импульсы на электроды и отслеживая реакцию. Тот сообщил, что чувствует различные сочетания вибраций, прикосновений, давления и покалываний как будто в суставах и под кожей руки. Что интересно, карта ощущений практически не изменилась за шесть месяцев.
Для главного научного эксперимента модуль связи имплантата подключили к механическому протезу — и записывали ощущения, которые возникают у пациента при различных действиях механической руки. Выяснилось, что нажатие на пальцы он правильно распознаёт в 84% случаев, а по мере тренировки — в 100% случаев.
Учёный нажимает на палец руки, когда у пациента завязаны глаза
Тактильный интерфейс для искусственной конечности пытались создать и раньше. Например, в рамках программы DARPA HAPTIX [6] идёт разработка нейроинтерфейса для передачи тактильных сигналов от протеза в нервную систему. На рентгеновском снимке внизу видны электроды, хирургически имплантированные в предплечье и подключенные проводами к внешнему компьютеру. В идеале, сенсорные сигналы от протеза поступают через тактильный интерфейс в периферийную нервную систему, оттуда — в спинной
Электроды, хирургически имплантированные в предплечье и подключенные проводами к внешнему компьютеру
Учёным проекта HAPTIX удалось добиться неплохого результата в создании тактильного интерфейса. Но он никак не может помочь людям, страдающим от повреждений спинного
Ценность нового метода в том, что информация в
Именно людям с повреждениями спинного
Мозговой тактильный имплантат ещё нуждается в доработке. Он и близко не сравнится с живой рукой, а вместо некоторых тактильных ощущений пациент чувствует покалывание. Учёным так и не удалось симулировать осязание с отдельных частей руки, например, с кончиков пальцев. Возможно, необходимо более точное позиционирование электродов в соматосенсорной коре головного
Научная статья с описанием инновационного имплантата будет опубликована [8] 19 октября 2016 года в журнале Science Translational Medicine (doi: 10.1126/scitranslmed.aaf8083).
Автор: alizar
Источник [9]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/biotehnologii/199106
Ссылки в тексте:
[1] мозг: http://www.braintools.ru
[2] нейроинженерия: https://ru.wikipedia.org/wiki/Нейроинженерия
[3] возможное решение: http://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/brainimplant-allows-man-to-feel-touch-on-robotic-hand
[4] научной работе: http://www.nature.com/nature/journal/v392/n6674/full/392387a0.html
[5] проводились на людях: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3718452/
[6] DARPA HAPTIX: http://spectrum.ieee.org/biomedical/bionics/creating-a-prosthetic-hand-that-can-feel
[7] оценке: https://www.nscisc.uab.edu/Public/Facts%202016.pdf
[8] опубликована: http://stm.sciencemag.org/content/early/2016/10/12/scitranslmed.aaf8083
[9] Источник: https://geektimes.ru/post/281500/
Нажмите здесь для печати.