Een ei kraken is een uitdaging - oefen te veel druk uit en de schaal breekt, oefen te weinig uit en het zal niet breken. Voor geamputeerden zijn dergelijke taken waarbij sprake is van “precies de juiste” druk bijna onmogelijk vanwege het onvermogen van het lichaam om feedback te ontvangen van prothetische hulpmiddelen. Nieuw onderzoek helpt nu twee mannen met amputaties voelbare druk te voelen, een doorbraak die op een dag de manier kan veranderen waarop prothetische apparaten met het lichaam werken.
gerelateerde inhoud
- Prothetische ledemaat 'ziet' wat de gebruiker wil grijpen
- Een nieuw draadloos hersenimplantaat helpt verlamde apen lopen. Mensen kunnen de volgende zijn.
De studie, die vandaag is gepubliceerd in het tijdschrift Science Translational Medicine, beschrijft een nieuw type prothetische arm die aanraakgevoelige elektroden integreert in het zenuwstelsel van het lichaam. De onderzoekers gebruikten het apparaat om meer te weten te komen over hoe het zenuwstelsel informatie over de tactiele intensiteit - de intensiteit van aanraking - naar het lichaam verzendt.
Twee mannen met amputaties waren uitgerust met het prothesesysteem, dat druksensoren op de prothetische hand omvat en een stimulator die die drukinformatie doorgeeft aan manchetten van elektroden geïmplanteerd rond drie sets zenuwen die handbeweging regelen. Wanneer de mannen hun prothetische handen gebruiken, sturen ze elektrische impulsen met informatie over druk rechtstreeks naar die handcontrolerende zenuwen, die op hun beurt de hersenen stimuleren. De hersenen interpreteren vervolgens de intensiteitsinformatie die door de elektroden wordt verzonden.
Tijdens een reeks tests ontdekten de onderzoekers dat hun proefpersonen 20 niveaus van tactiele intensiteit kunnen differentiëren. Ze waren niet alleen in staat om onderscheid te maken tussen vergelijkbare intensiteitsniveaus, maar ze konden ook de aanraakintensiteit beoordelen en vergelijken en zelfs matchen met dezelfde intensiteit op de niet-prothetische hand.
Aangezien de mannen geen zenuwvezels in hun prothese hebben, zijn deze resultaten erg belangrijk. Maar nog belangrijker, de onderzoekers gebruikten hun observaties om te bepalen hoe neurale reacties bij aanraking daadwerkelijk werken.
Deze experimenten suggereren dat als het gaat om neuronen die door aanraking worden geactiveerd, zowel de vuursnelheid als het geactiveerde nummer informatie geven over wat er aan de hand is. Die informatie opent mogelijke manieren waarop toekomstige prothesen beter tactiele informatie kunnen opnemen, wat een coup voor geamputeerden zou zijn.
"Wanneer je je gevoel voor aanraking verliest, moet je een van de andere zintuigen gebruiken om een verbinding tot stand te brengen met het object dat je oppakt", Jared Howell, directeur orthopedie en protheses van Baylor College of Medicine die niet betrokken was bij de studie, vertelt Smithsonian.com.
Howell, die in zijn klinische praktijk met geamputeerden werkt en onderzoek leidt om betere protheses te maken, zegt dat geamputeerden worden gedwongen om op gezichtsvermogen te vertrouwen in plaats van op aanraking, waardoor ze dan niet volledig kunnen deelnemen aan andere activiteiten waarvoor hun gezichtsvermogen nodig is. "Ze verliezen eigenlijk een niveau van onafhankelijkheid en een niveau van functie dat ze anders zouden hebben", zegt hij.
In de toekomst hopen de onderzoekers hun werk te gebruiken als basis voor onderzoek dat betere protheses mogelijk zou kunnen maken of zelfs robots in staat zou kunnen stellen tactiele informatie aan mensen door te geven. Maar voorlopig laten de experimentele prothesen twee mannen toe om complex draaibankwerk te doen, honden uit te laten en ja, eieren te kraken - taken die ooit onoverkomelijk leken met relatief onhandige, niet-neurale prothesen.
"We zullen de echte functie nooit herstellen totdat we de hersenen laten communiceren met het prothesesysteem, " zegt Howell. Het nieuw aangekondigde onderzoek zou een belangrijke stap op die weg kunnen zijn - dat wil zeggen, als deze technologie uiteindelijk toegankelijk is voor meer dan twee personen.
Ondertussen zullen onderzoekers de code blijven kraken over hoe het lichaam reageert op zijn tastzin, één neuron (en één ei) tegelijk.
