Исследователи из Национального универстета Сингапура и американского Университета Джонса Хопкинса создали прототип электронной кожи, которая позволила пациенту с ампутированной конечностью снова ощущать при помощи протеза. Отчет о разработке опубликован в журнале Science Robotics.
\
В этом группе во главе с Люком Осборном помог 29-летний пациент с ампутированными обеими руками, но «живыми» остатками локтевого и срединного нервов в сохранившихся частях конечностей. Эти остатки стимулировались при помощи кожной электромиостимуляции и одновременно картировалась активация соматосенсорной коры при помощи электроэнцефалограммы. Сам же мужчина описывал покалывание в своих несуществующих пальцах.
Таким образом удалось установить частоту активации, которая вызывала настоящую боль в фантомных пальцах.
После этого авторы создали искусственную кожу с механорецепторами, которые давали разные сигналы в нерв в зависимости от того, с какой силой на них осуществляется давление. Эта кожа, получившая название электронной (e-dermis) состояла из нескольких слоев прорезиненной ткани, проводков и особого пьезорезистивного материала, сопротивление которого меняется при давлении. При достижении давления в 250 килопаскалей, кожа начинала стимулировать ноцицептивные волокна, проводившие сигнал о болевом ощущении в соматосенсорную кору. Кусочки e-dermis наносились на кончики пальцев (указательного и большого) биомеханического протеза. Испытуемый сдавливал пальцами этого протеза предметы разной формы и ощущал боль, когда сжимал острый предмет.
Это сравнительно простой способ «обратной связи» для протеза. Более сложный, опасный, дорогостоящий – но и более точный – это прямая стимуляция соматосенсорной коры. Этим занимается, например, Слиман Бенсмайа из Университета Чикаго. Сейчас подобными интерфейсами «мозг-компьютер» займется лаборатория Михаила Лебедева в Институте нейронаук НИУ ВШЭ.
Текст: Алексей Паевский
Prosthesis with neuromorphic multilayered e-dermis perceives touch and pain
Luke E. Osborn, Andrei Dragomir, Joseph L. Betthauser, Christopher L. Hunt, Harrison H. Nguyen, Rahul R. Kaliki, Nitish V. Thakor
Science Robotics 20 Jun 2018:
Vol. 3, Issue 19, eaat3818
DOI: 10.1126/scirobotics.aat3818