5

Przełomowa technologia pozwala sterować protezą za pomocą sygnałów z rdzenia kręgowego

robotyczna-reka-deus-ex
Efekty pracy naukowców z Imperial College London zapowiadają się niezwykle obiecująco. Skupili się na opracowaniu technologii, pozwalającej aby robotyczne ramię było sterowane poprzez sygnały pochodzące z neuronów motorycznych, znajdujących się w rdzeniu kręgowym. Dzięki temu rozwiązaniu potencjał tworzonej przez nich protezy jest całkiem spory.

Ochotnicy musieli przejść zabieg chirurgiczny

Pracownicy naukowi przeprowadzili eksperymenty wraz z szóstką ochotników, będących po amputacji od ramienia w dół, albo tuż pod łokciem. Zanim mogli wziąć udział w testach, najpierw musieli przejść zabieg chirurgiczny w Uniwersytecie Medycznym w Wiedniu (z ang. Medical University of Vienna), który wiązał się z przekierowaniem pewnych części obwodowego układu nerwowego, połączonych z ruchami dłoni i ramienia, do zdrowych mięśni w ich ciele. Umożliwiło to wykrycie sygnałów elektrycznych wysyłanych z neuronów motorycznych w rdzeniu kręgowym.

Po amputacji kończyny dochodzi do uszkodzenia włókien nerwowych oraz mięśni. Bardzo często spotykaną metodą sterowania robotycznymi protezami jest wykorzystywanie do tego końcówek mięśni np. ramienia, które jak podkreślają naukowcy z Imperial College London, są uszkodzone i pozwalają jedynie na mniejszy zakres prostych ruchów sztucznego ramienia. Inna metoda to np. elektroencefalografia (EEG), która wymaga noszenia specjalnego czepka rejestrującego fale mózgowe.

Przystępna i precyzyjna technologia do kontrolowania protezy

Po treningu fizjoterapeutycznym osoby po amputacjach uczestniczące w eksperymencie mogły w końcu wypróbować robotyczne ramię. Nie mieli problemu aby wykonywać ruchy bardziej złożone niż te, które oferują protezy z technologią sterowania opartą na mięśniach. Mogli ruszać łokciem, wykonywać okrężne ruchy, otwierać i zamykać dłoń itp. Wystarczy pomyśleć o tym co chce się zrobić, np. wyobrazić sobie, że zginamy łokieć, a wtedy proteza zaczyna to robić.

W przyszłości może to umożliwić aby sztuczne kończyny mogły funkcjonować tak samo jak ich żywe odpowiedniki, natomiast sprawowanie nad nimi kontroli będzie mogło przebiegać niezwykle precyzyjnie i stosunkowo łatwo.

Stworzenie tej technologii wiązało się z rozszyfrowaniem i zmapowaniem określonego zakresu informacji w postaci sygnałów elektrycznych wysyłanych z przekierowanych komórek nerwowych. Następnie jest to odpowiednio interpretowane za pośrednictwem modeli komputerowych, porównywanych dodatkowo z modelami występującymi u osób bez żadnych amputacji. Ostatecznie naukowcy pragną rozszyfrować znaczenie wszystkich sygnałów wysyłanych z neuronów motorycznych, po to aby móc zaprogramować pełny zakres ruchowy ramienia i dłoni. Dojście do tego etapu powinno być równoznaczne z posiadaniem robotycznej protezy, która może być wykorzystywana zupełnie jak zwykła ręka. W odczuciu użytkownika również nie powinna zbytnio odbiegać od normalnej ręki, po prostu pomyśli o podniesieniu szklanki i bez problemu ją podniesie.

Mam tendencję do wyobrażania sobie rzeczy typowych dla świata sci-fi zaraz po przeczytaniu jakiejś informacji o innowacyjnej technologii, to fakt, ale po przeczytaniu o pracach nad tą protezą naprawdę nie mogę się oprzeć myśli, że za jakiś czas ludzie będą mogli mieć dostęp do ramion (prawie) takich jakie ma Adam Jensen w grze Deus Ex: Human Revolution. Można zrobić naprawdę dobre robotyczne protezy o szerokim wachlarzu ruchów, szybkie, solidne itd., ale co z tego jeżeli będzie problem z precyzyjnym sterowaniem? Gdyby faktycznie udało się opracować niemal nieodczuwalne, naturalnie przychodzące kontrolowanie o wysokim stopniu precyzji, to będzie naprawdę przełomowe.

Źródło