Вчені навчили нервову систему контролювати протез

Новий нейропротезний інтерфейс надає можливість нервовій системі керувати протезами кінцівок, що дозволяє користувачам досягати природної ходи. Операція відновлює з’єднання м’язів, забезпечуючи зворотний зв’язок, який допомагає пацієнтам краще контролювати свої протези. Це не тільки дозволяє ходити швидше, але й допомагає ефективно долати перешкоди.

Про це пише NeuroscienceNews.com.

Порівняння з традиційними протезами

Дослідження показало, що пацієнти з новим нейропротезним інтерфейсом мають значно кращі результати у контролі рухів і координації порівняно з тими, хто використовує традиційні протези. Ці нові пристрої пропонують більш природний контроль за рахунок прямої взаємодії з нервовою системою, на відміну від традиційних, що покладаються на роботизовані датчики та алгоритми керування.

Це перше дослідження протезування в історії, яке показує протез ноги під повною нейронною модуляцією, де з’являється біоміметична хода. Ніхто не зміг продемонструвати такий рівень контролю мозку, який створює природну ходу, де рухом керує нервова система людини, а не роботизований алгоритм керування», — каже Г’ю Герр, професор медіа-мистецтва та науки, співдиректор Центру біоніки імені К. Лізи Янг при Массачусетському технологічному інституті.

Новий метод хірургії, розроблений дослідниками з Массачусетського технологічного інституту (MIT) у співпраці з Brigham and Women’s Hospital, відновлює взаємодію м’язів агоністів та антагоністів у залишковій кінцівці. Це дозволяє пацієнтам отримувати природний зворотний зв’язок щодо положення протезу. Це є критичним для ефективного контролю руху.

Результати дослідження та переваги

У рамках дослідження семи пацієнтів з новим інтерфейсом було виявлено, що вони могли швидше ходити, краще уникати перешкод і підніматися сходами. Пацієнти відчували менший біль та меншу атрофію м’язів. Розроблена технологія може виконуватися як під час первинної ампутації, так і під час процедури повторного перегляду, забезпечуючи широкий спектр застосування.

Потенційний вплив на технології протезування

Цей прорив у нейропротезуванні відкриває нові можливості для розробки вдосконалених протезних технологій, які можуть значно покращити якість життя пацієнтів. Забезпечення природного контролю над протезами та покращення координації рухів робить цей підхід багатообіцяючим у сфері догляду за пацієнтами з ампутаціями.

Нові технології мають потенціал не тільки підвищити мобільність, але й сприяти загальному здоров’ю пацієнтів, знижуючи ризик м’язової атрофії та болю. Розробка таких інновацій може стати кроком уперед у забезпеченні максимальної функціональності для людей з ампутованими кінцівками.

Сучасні технології протезування досягли значного прогресу, забезпечуючи пацієнтам більш природний рух, контроль і інтеграцію з нервовою системою. На сьогоднішній день є одними з найбільш передових у світі такі інноваційні розробки у галузі протезування:

1. Біонічні протези з нейронним контролем

Однією з найпередовіших розробок є біонічні протези, які використовують нейронний контроль. Ці протези підключаються до нервової системи користувача, що дозволяє їм відчувати та реагувати на команди мозку. Одним із прикладів є протез, розроблений компанією Össur, який використовує імплантовані датчики для зчитування електричних сигналів нервів. Це дозволяє пацієнтам керувати протезом за допомогою думки, забезпечуючи більш природний та точний рух.

2. Протези з технологією зворотного з’єднання м’язів

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту, США розробили технологію, яка включає відновлення природної взаємодії м’язів-агоністів і антагоністів у залишковій кінцівці. Це забезпечує пропріоцептивний зворотний зв’язок, що дає пацієнтам можливість відчувати положення свого протезу в просторі. Це значно покращує контроль та координацію рухів, знижуючи при цьому біль та атрофію м’язів.

3. Протези з тактильним зворотним зв’язком

Шведські вчені розробили протез з тактильним зворотним зв’язком, який дозволяє пацієнтам відчувати дотики через електричні сигнали. Вбудовані датчики передають інформацію про тиск і дотик прямо в нервову систему пацієнта, що дозволяє йому краще взаємодіяти з навколишнім середовищем. Це особливо важливо для виконання складних завдань, таких як маніпуляція з дрібними предметами.

4. 3D-друковані протези

Технологія 3D-друку стала революційною в галузі протезування завдяки своїй доступності та можливості кастомізації. Компанії, такі як e-NABLE, створюють індивідуальні протези для дітей і дорослих за допомогою 3D-друку. Це не тільки знижує вартість, але й дозволяє швидко створювати протези з урахуванням індивідуальних потреб пацієнта.

5. Кіберпротези зі штучним інтелектом

Використання штучного інтелекту (ШІ) для покращення протезування є ще однією значною інновацією. Компанія BrainRobotics розробила протези, які використовують алгоритми ШІ для вивчення та адаптації до рухів користувача. Протези можуть аналізувати дані від датчиків і вдосконалювати свою реакцію на команди користувача з часом, що забезпечує більш плавний і природний рух.

Ці розробки не тільки покращують якість життя людей з ампутаціями, але й відкривають нові перспективи для розвитку робототехніки та інтеграції людського тіла з технологіями.