Группа ученых исследовала явление фантомной конечности, чтобы понять, как можно вернуть тактильные ощущения людям с ампутациями. В результате они разработали систему с датчиком, которая может реконструировать чувствительность здоровой руки. В будущем это может значительно улучшить бионические протезы. Работа опубликована в Science.
Основная функция наших рук заключается не только в том, чтобы брать и держать предметы, но и в сенсорном взаимодействии с окружающей средой — тактильных и тепловых ощущениях. В настоящее время люди с ампутациями, которые вынуждены носить протезы, сталкиваются со множеством трудностей из-за несовершенства технологии. Основная проблема заключается в том, что современные протезы не способны ощущать температуру. Это может как сломать устройство, так и представлять опасность для самого человека, ограничивая его возможность воспринимать мир.
Ученые попытались решить эту проблему и провели эксперимент: подключили специальные тепловые электроды к коже остатка ампутированной руки, чтобы исследовать такое явление, как фантомная конечность. Фантомная конечность — это субъективное ощущение человеком своей руки даже после ее ампутации. В эксперименте участвовали 27 взрослых, которые сообщали о наличии опыта переживания фантомной конечности. В результате оказалось, что ощущение тепла на культе проецировалось на фантом руки у 17 из 27 реципиентов. Передаваемое по электродам тепло воспринималось ими так, как будто бы его чувствует неповрежденная рука. Также испытуемым на ощупь удалось отличить медь, пластик и стекло.
На основании полученных результатов ученые разработали специальную систему, называемую MiniTouch. Она состоит из двух элементов: датчика, который крепится к искусственному пальцу на протезе конечности и фиксирует теплопроводность объекта, и термодатчика на коже ампутированной руки. Термодатчик, похожий на электроды в эксперименте, получает сигнал, а затем нагревается или охлаждается в соответствии с температурой объекта.
«Когда мы представили возможность вернуть чувство температуры фантомной конечности или возможность контакта с различными материалами, мы получили много обратной связи», — рассказал Федерико Моросато, соавтор исследования из центра протезирования INAIL, Италия. За два года ученые протестировали свое устройство на более чем 25 добровольцах. Участники эксперимента смогли точно определять температуру объектов, а также природу самого объекта: материал был точно угадан в 66% процентов случаев, что почти соответствует статистике ответов людей со здоровой рукой — 67%. Система оказалась долгосрочной и смогла сохранить свой эффект на протяжении нескольких месяцев.
Испытуемые описывали, что их ощущения были похожи на то, что чувствует человек без ампутации. Разработанная технология в конечном итоге улучшит опыт использования протезов, тем самым упростив жизнь людям с инвалидностью. В перспективе ученые хотят расширить использование этой системы, например сделать возможным ощущать влажность.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
