Todellisuutta tuntevat proteesit

Chalmersin yliopiston kehittämällä uudenlaisella proteesilla on suora yhteys ihmisen hermoihin, lihaksiin ja luurankaan.

Uusin kansainvälinen tutkimuksemme osoittaa, että luuhun kiinnitetty proteesikäsi, jota hermoihin ja lihaksiin implantoidut elektrodit hallitsevat, voivat toimia paljon tarkemmin kuin perinteiset proteesikädet, kertoo Max Ortiz Catalan Chalmersin teknillisen yliopiston tiedotteessa.

Uusi proteesikonsepti on ainutlaatuinen siinä mielessä, että sillä on suora yhteys ihmisen hermoihin, lihaksiin ja luurankaan. Se on hermoston ohjaama ja tuottaa tuntemuksia, jotka käyttäjä havaitsee johtuvan puuttuvasta kädestä.

Uusin osa proteesin tekniikkaa, kosketustuntemus, on mahdollista stimuloimalla hermoja, jotka ovat aiemmin olleet yhteydessä biologiseen käteen ennen amputointia eli haamutuntemuksiin.

Proteesin peukalossa sijaitsevat voima-anturit mittaavat kosketusta ja esineeseen kohdistuvaa painetta. Tämä tieto välitetään potilaan hermoihin ja sitä kautta aivoihin. Potilaat voivat siten tuntea koskettaessaan jotain esinettä, sen ominaisuuksia ja se kuinka voimakkaasti he painavat sitä, mikä on elintärkeää biologisen käden jäljittelemisessä.

"Anturit eivät tällä hetkellä ole este tuntoaistin palauttamiselle", sanoo Max Ortiz Catalan. "Haasteena on hermorajapintojen luominen, jotka voivat välittää saumattomasti suuria määriä keinotekoisesti kerättyä informaatiota hermostoon siten, että käyttäjä voi kokea tuntemuksia luonnollisesti ja vaivattomasti."

Uudenlainen implanttijärjestelmä ankkuroi proteesin luurankoon amputoituun kantaan ja elektrodit istutetaan lihaksiin ja hermoihin amputaatiokannan sisällä. Kehitetty järjestelmä lähettää signaaleja molempiin suuntiin proteesin ja aivojen välillä, aivan kuten biologisessa käsivarressa. Signaalit tulkitaan tutkijoiden kehittämässä sulautetussa ohjausjärjestelmässä. Ohjausjärjestelmä sopii proteesin sisään ja se käsittelee signaalit käyttämällä tekoälyalgoritmeja, jotka tuottavat ohjaussignaaleita proteesin käden liikkeille.

Kosketustunnistus syntyy proteesin peukalon voima-antureista. Proteesin ohjausjärjestelmä muuntaa anturien signaalit sähköisiksi signaaleiksi, jotka lähetetään stimuloimaan hermoa käsivarressa. Hermo johtaa aivoihin, joka sitten tulkitsee painetta käden ja peukalon välissä.

Tuntevan proteesin hermostolliset rajapinnat ovat elektrodeja, jotka on kääritty katkaistujen hermojen ympärille. Lihasrajapinnat koostuvat lihaksiin implantoiduista elektrodeista. Luuston rajapintaan upotetut sähköliittimet tarjoavat kaksisuuntaisen yhteyden proteesin sekä hermoihin ja lihaksiin istutettujen elektrodien välillä.

Ihmiset, jotka menettävät käsivarren tai jalan, kokevat usein haamutuntemuksia puuttuvasta kehonosasta. Kun proteesin peukalon voima-anturit reagoivat, tutkimuksen potilaat kokevat, että tunne tulee heidän haamukädestään.

Aiheesta aiemmin: Keinotekoinen ihon kaltainen hermojärjestelmä