Kevin Walgamot يمسك ويشعر بيد زوجته مرة أخرى بذراع آلي تجريبي. تصوير: يعقوب جورج وآخرون دكتور مختبر جريج كلارك ، جامعة يوتا.عندما تواصل كيفين والجاموت ، أخذ زوجته بيده ، وكسر وجهه ابتسامة كبيرة. لأول مرة منذ 14 عامًا ، كان بإمكانه أن يشعر بأصابعها الناعمة مضغوطة بإحكام على كف الطرف الاصطناعي.
يختبر ديفيد واجهة جديدة تجمع بسلاسة بين الحركة والإحساس. ما هو الهدف؟ إنه استبدال الإحساس "بغربة" الطرف الاصطناعي بواسطة شيء بديهي وطبيعي كجزء من نفسه.
تم زرع الواجهة مباشرة في الأعصاب المتبقية من الساعد المفقود من كيفن ، وترجم الأفكار الأفكار إلى إشارات كهربائية تحرك الذراع الروبوتية البراقة في الحركة.
ولكن هذا ليس كل شيء: فهو يتلقى أيضًا معلومات من أجهزة استشعار على ذراع آلية ويرسلها إلى الدماغ من خلال صفيفين كهربائيين مزروعين عالي الكثافة. في الدماغ ، تتحول النبضات الكهربائية إلى شعور بالضغط والاهتزاز والحركة - الأحاسيس التي تأتي كما لو كان أحد الأطراف المفقودة.
هذه الحلقة المغلقة من التفكير إلى الحركة ثم إلى ردود الفعل الحسية هي التي تجعل الجهاز مميزًا.
"غالبًا ما يعتقد الناس أن اللمس هو شعور بالوحدة ، ولكنه في الواقع يتضمن أيضًا حواسًا أخرى ، مثل الضغط والاهتزاز ودرجة الحرارة والألم وما إلى ذلك. تسمح لك الدقة العالية لجهازنا بتنشيط هذه الفئات الفرعية للاتصال بمعزل (أي الضغط دون اهتزاز وألم) في جزء معين من اليد. "يقول
يعقوب جورج ، الذي ساعد في تطوير الواجهة في
جامعة يوتا .
على عكس الأجيال السابقة من الواجهات التي تنقل حوالي 20 إحساسًا فقط - على سبيل المثال ، لا يمكن للمشاركين إلا أن يشعروا بالضغط ، فالنظام الجديد يستعيد 100 إحساسًا فريدًا مع اختلافات دقيقة.
وذلك يجعل الواجهة مختلفة جذريا.
يشرح جورج: “كان أعضاؤنا يتحكمون في أطقم الأسنان بالفكر قبل ذلك. كما شعروا بإحساس يدهم المفقودة من قبل. ولكن الجمع بين كلا النهجين ، فإن إضافة التعليقات تجربة مختلفة تمامًا. وفجأة أصبحت اليد حية مرة أخرى ".
مشاكل الأطراف الاصطناعية
فيديويقوم الباحثون في جامعة يوتا بتطوير ذراع آلية تجريبية يتم التحكم فيها عن طريق استشعار النبضات العصبية.كيفن هو واحد من 1.6 مليون شخص في الولايات المتحدة تعرضوا لبتر.
يقول جورج: "بعد أن فقد أحد الأطراف ، لا تفقد جسديًا جزءًا من نفسك فحسب ، بل تفقد أيضًا جزءًا من المكون الروحي".
يظهر الاكتئاب والقلق. يعاني بعض المرضى من آلام فانتوم ، وهو إحساس حارق يبدو أنه يأتي من أطرافهم المبتورة ، ولا يستجيب لمسكنات الألم التقليدية.
قال جورج: "وصف مشاركونا فقدان اليدين بأنه فقدان أحد أفراد الأسرة الذي عليهم تحمله كل يوم".
من الصعب للغاية ترويض هذا "الوحش العاطفي". أحد الأسباب هو أن الأطراف الاصطناعية الحديثة لا تشعر بأنها صحيحة. لقد نجح العلماء بالفعل في إنشاء أطراف اصطناعية مرنة تعيد بعض الوظائف الطبيعية. عادة ما تكتشف هذه الأجهزة الإشارات الكهربائية من العضلات فوق موقع البتر باستخدام أقطاب سطحية - وهي طريقة غير جراحية ، ولكنها تعمل بشكل أقل انتقائية على الألياف العصبية الفردية.
قال جورج: "من الناحية الشكلية ، من الصعب إجراء محادثة خاصة مع شخص داخل ملعب لكرة القدم إذا كنت تصرخ في الخارج".
ترتبط الأطراف الاصطناعية اللاحقة مباشرة بالمصدر: القشرة الحركية لدماغ المريض أو أعصابه المتبقية في الجذع. تنقل هذه الأعصاب نية الدماغ للتحول إلى أحد الأطراف المبتورة ؛ يمكن فك هذه الإشارات لتحريك الذراع الاصطناعية.
مقارنة بالدماغ ، تكون أعصاب اليد أكثر أمانًا للزراعة. كما يسهل فهم إشاراتهم - يعطي أحد الخلايا العصبية إشارة ، تشنجات عضلية واحدة. بدلاً من محاولة تحديد إشارة بين النغمة في القشرة الدماغية ، فمن المنطقي أن تعمل في نهاية الإشارة.
ومع ذلك ، على الرغم من التكنولوجيا المذهلة التي تسمح للمرضى بالتحكم في ذراع آلية بأفكارهم ، لا تزال هذه الأجهزة تواجه مشاكل.
بدون ردود الفعل الحسية التي نحصل عليها عادة ، لا يمكن للمرضى ضبط القبضة. بدلاً من قرص العنب ، ينتهي بهم الأمر بتحويله إلى عصيدة. انها ليست بديهية ومخيبة للآمال.
ونتيجة لذلك ، يرفض ما يقرب من 50 في المائة من المرضى الأطراف الاصطناعية. يقول جورج: نريد استعادة الخبرة الكاملة لاستخدام اليد.
يسمح Roboruk لكيفن أن يشعر مرة أخرى بالأشياء ، وكان قادرًا على أخذ العنب دون سحق التوت. (جامعة ولاية يوتا)قرار يوتا
طور باحثون في جامعة يوتا تقنية تسمح للمستخدمين باستشعار أشياء بذراع آلي. في إحدى التجارب ، تمكنوا من التمييز بين الإسفنج الناعم والبلاستيك الصلب.
يتكون عمل النظام الجديد من جزأين: أولاً ، يلتقط الإشارات من الدماغ من خلال صفائف إلكترونية دقيقة إلى جزء صغير من قرش يتم زرع حجمه في الأعصاب المتبقية للمريض التي تثير الذراع. في نفس الوقت ، يلتقط جزء آخر من الأقطاب الكهربائية إشارات من العضلات المتبقية.
يقول جورج: "بعد الزرع ، يجب أن نرسم خريطة للأحاسيس الممكنة ، وهذا أمر فردي لكل مريض".
قمنا بتحفيز كل من أقطاب المصفوفة بعناية ، في المجموع كان هناك 192 ، وطلبنا من كيفين معرفة أين شعر بالأحاسيس وكيف كانت.
على سبيل المثال ، ارتبط القطب 64 بإحساس بالضغط على طرف الإصبع. يقوم الفريق بتنشيط مستشعر الضغط على إبهام الطرف الاصطناعي ، بحيث يتصرف مثل الذراع البيولوجية.
بمجرد الانتهاء من التعيين ، تتم عملية الترجمة بالكامل تلقائيًا. يمكن لـ Kevin تحريك الذراع الاصطناعية بشكل حدسي ، كما لو كان يتحكم في يده.
عندما يقوم الطرف الاصطناعي بالاتصال ، يقوم الفريق بتحفيز القطب المناسب لتقديم ملاحظات للمريض. لأطراف الأصابع ، هذا هو القطب 64. كلما كان الضغط أقوى ، كانت الإشارة أقوى. في جوهرها ، تستبدل صفائف القطب بشكل أساسي النهايات العصبية المفقودة التي عادة ما تثير الذراع.
وهكذا ، عندما يلمس إبهام الطرف الاصطناعي العنب ، يشعر كيفن بلمسة.
كانت التحسينات الوظيفية ضخمة. في أحد الاختبارات ، حيث طُلب من كيفين التحرك حول "البيضة الميكانيكية" التي تشعر بالضغط ، نجح دون كسر الحدود وأظهر النتيجة أفضل بنسبة 21٪ عندما تم تشغيل الملاحظات الحسية.
كله لي
ولكن ربما تكون أكبر ميزة هي العاطفية.
في أحد
مقاطع الفيديو ، طُلب من عضو سابق لمس باب افتراضي باستخدام طرف اصطناعي للكمبيوتر. كانت المحاكاة كرتونية وخشنة ، لكنها لا تهم المريض.
صعد إلى الباب ، تنهد بصوت عالٍ: "يا إلهي. أشعر بالباب! " - وهتف يلهث: "يا إلهي! هذا رائع جدا! "
يشرح جورج: "ليس الأمر أن المشارك شعر باللمس بيده الغائبة ، والحقيقة أنه شعر بالباب لأول مرة منذ 24 عامًا من التفاعل مع البيئة".
هذا الشعور هو تجسيد لما كان غائبًا سابقًا في الأطراف الصناعية.
تجربة كيفن لم تكن أقل غدرا. بعد التدريب باستخدام بدلة يدوية مطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد ، سُئل عما يريد أن يفعله؟
قال ، "أريد أن أضغط يدي معًا" ، وهو يطي يده المتبقية في قبضة فضفاضة ، بعناية ، يضغطها مرارًا وتكرارًا على الطرف الاصطناعي ، كما لو كان تدليك مفاصله بعد يوم طويل.
"في البداية ، كان الطرف الاصطناعي مجرد أداة لمساعدته في ممارسة الأنشطة في الحياة اليومية ، ولكن الآن ، هذا ما يتصرف مثل يده.
لا يتعلق الأمر فقط بالبراعة المحسنة أو الحساسية المحسنة ، ولكن أيضًا بالشعور بالاتحاد مرة أخرى ".
يعمل الفريق الآن بحماس على إصدار منزلي لاسلكي لنظامه ليستخدمه المرضى في الحياة اليومية. بدون أسلاك ، يجب أن يكون لديك فرصة أقل للعدوى والانهيار. ومن المتوقع أيضًا أن يتم تعزيز هذه الفوائد مع زيادة الممارسة والاستخدام المستمر.
بعد اختبار الواجهة الحالية مع سبعة مرضى ، يشعر الفريق بالثقة. يقولون أنهم سيصنعون نسخة لاسلكية ، جاهزة للاختبار البشري في حوالي عام.
"في نهاية المطاف ، كما قال أحد مرضانا ، سيبدو تمامًا مثل يد لوك سكاي ووكر ، ثم سيريد الجميع مثل هذا الطرف الاصطناعي" ، يخلص جورج بابتسامة عريضة.
يد Luke ، بدلة روبوتية أنشأتها DEKA وسُميت على اسم Luke Skywalker ، بطل فيلم Star Wars وهو يرتدي بدلة اصطناعية.الأصلإذا كنت ترغب في الانضمام إلى التطوير أو لديك أفكار حول الآلية والتصميم وتصميم الأطراف الاصطناعية وتجربة الاستخدام ، فإننا ندعوك إلى
دردشة العمل الخاصة بنا. نواصل المناقشة في شكل حوار.