Najnapredniji umjetni dodir za bioničku ruku

Nova studija istraživačke grupe Cortical Bionics (CBRG) sa sjedištem u SAD-u, objavljena u časopisu Science, utire put složenom osjetu dodira kroz stimulaciju mozga, dok se koristi izvantjelesni bionički ud, koji je pričvršćen za stolicu ili invalidska kolica.

Istraživači su otkrili jedinstvenu metodu za kodiranje prirodnih osjeta dodira ruke putem specifičnih uzoraka mikrostimulacije u implantabilnim elektrodama u mozgu. To omogućuje osobama s ozljedama leđne moždine ne samo da kontroliraju bioničku ruku svojim mozgom, već i da osjete taktilne rubove, oblike, zakrivljenosti i pokrete, što do sada nije bilo moguće.

Za osobe koje žive s ozljedom leđne moždine, električni signali koji dolaze iz ruke u mozak koji bi trebali omogućiti pojedincu da osjeti taktilne osjete, blokirani su ozljedom i taj osjećaj dodira je izgubljen.

Bionički ud kojim upravljaju moždani signali korisnika može nekome s paraliziranom rukom vratiti nešto funkcionalnosti i neovisnosti, ali bez osjetila dodira vrlo je teško podizati, držati i manipulirati predmetima.

Prethodno, bioničku ruku korisnik ne bi doživljavao kao dio tijela, budući da ne bi pružala nikakve senzorske povratne informacije poput biološke ruke. Ovo je istraživanje imalo za cilj poboljšati upotrebljivost izvantjelesnog bioničkog uda koji bi se montirao na invalidska kolica ili sličnu opremu u blizini korisnika.

Za potrebe studije, dvoje sudionika dobilo je kronične moždane implantate u senzornim i motoričkim regijama mozga koje predstavljaju ruku i šaku. Tijekom nekoliko godina, istraživači su uspjeli zabilježiti i dekodirati sve različite obrasce električne aktivnosti koje su se dogodile u mozgu povezane s motoričkom namjerom ruke i šake. To je bilo moguće, budući da je električna aktivnost još uvijek bila prisutna u mozgu, ali je paraliza blokirala da to dođe do ruke. Dekodiranje i dešifriranje moždanih signala ovom tehnologijom jedinstveno je i omogućuje sudionicima da izravno upravljaju bioničkom rukom i šakom s mozgom za interakciju s okolinom.

Sudionici su mogli izvesti niz složenih eksperimenata koji zahtijevaju bogate taktilne senzacije. Kako bi to učinili, istraživači su putem implantata unijeli specifične stimulacije izravno u mozak korisnika.

Korištenjem mozak-računalo sučelja, istraživači su mogli dekodirati namjeru pokreta iz mozga sudionika kako bi kontrolirali bioničku ruku. Budući da bionička ruka na sebi ima senzore, kada predmet dođe u kontakt s tim senzorima, stimulacija se šalje u mozak i sudionik dobiva osjećaj kao da je u njegovoj ruci. To znači da bi sudionici potencijalno mogli izvršiti složene zadatke s bioničkom rukom s većom preciznošću nego što je prije bilo moguće, poput podizanja predmeta i premještanja s jednog mjesta na drugo.

Ovo istraživanje samo je prvi korak prema tome da pacijenti s ozljedama leđne moždine mogu osjetiti ovu razinu kompleksnog dodira. Kako bi se uhvatile sve značajke složenog dodira koje istraživači sada mogu kodirati i prenijeti korisniku, potrebni su složeniji senzori i robotska tehnologija. Tehnologija implantacije koja se koristi za stimulaciju također bi zahtijevala razvoj kako bi se povećao repertoar osjeta. 

Istraživačku grupu Cortical Bionics Research Group čine tri sjevernoamerička sveučilišta, Sveučilište u Pittsburghu, Sveučilište u Chicagu i Sveučilište Northwestern.

Misija Cortical Bionics Research Groupa je izgraditi sljedeću generaciju intrakortikalnih moždano-računalnih sučelja koja omogućuju vještu kontrolu bioničkih ruku osobama s paralizom ili amputacijom.