طور المتخصصون في جامعة جون هوبكنز الأمريكية طلاءًا متخصصًا للأطراف الاصطناعية. يسمى هذا الطلاء "الجلد الكهربائي" (e-dermis). يتفاعل بنشاط ، مثل الجلد الحقيقي ، مع العوامل الخارجية. عندما يتم تطبيق الضغط الجسدي على الطلاء ، يرسل "الجلد" إشارة ألم في البداية إلى الأعصاب الزندية والوسطية ، ثم إلى القشرة الحسية الجسدية.
كما يمكنك أن تفهم بالفعل ، فإن الطرف الاصطناعي نفسه متصل ببقية الطرف ، على وجه الخصوص ، بالجهاز العصبي. وبفضل هذا ، فإن الطرف الاصطناعي قادر على تكوين أحاسيس الألم التي يتفاعل معها الشخص. من الواضح أن كل هذا تم تصميمه ليس من أجل جعل الشخص يشعر بالألم ، ولكن بهدف أن يرتدي مرتدي الطرف الاصطناعي المواقف التي قد تكون خطيرة على الأطراف الاصطناعية. ونشرت نتائج الدراسة في منشور Science Robotics.
في الحالة الطبيعية ، فإن ما يسمى بالمستقبلات المسؤولة عن تكوين ونقل إشارة ، مما يجعل الشخص يشعر في نهاية المطاف بالألم. يطلق عليها أحيانًا مستقبلات الألم. تقع في الطبقة الخارجية من الجلد. عندما يظهر عامل خارجي (كيميائي أو حراري أو ميكانيكي) ، تنشط الوصفة وتولد إشارة تنتقل إلى النخاع الشوكي ، ثم إلى الدماغ. إن حركة الإشارة طويلة جدًا ، فهي تمر على الفور من خلال ثلاثة أنواع من الألياف العصبية: Aβ- و Aδ- و C. النوع الأول من المستقبلات هو المسؤول عن ضمان استجابة الشخص للخطر في أقرب وقت ممكن. تظهر إشارة الألم على الفور تقريبًا ، مما يؤدي إلى رد فعل منعكس ، وعلى سبيل المثال ، يسحب الشخص يده بعيدًا عن المقلاة الساخنة.
ومن المثير للاهتمام أن المستقبلات قادرة على التمييز بين إشارة "الخطر" والتحذير المعتاد. إذا لم يكن هذا هو الحال ، فإن جسم الإنسان سوف يتفاعل بنفس الطريقة تمامًا مع قطع السكين أو الضغط الذي تمارسه حافة مسطرة خشبية. ولكن في الحالة الأولى ، نتفاعل بشكل حاد ، في الحالة الثانية - لا يمكننا عمومًا الانتباه إلى التحفيز الخارجي.
بشكل عام ، الألم جيد للإنسان والحيوان ، لأنه يوضح أن شيئًا ما يسير بشكل خاطئ ويتجنب الخطر ، أو على الأقل يحاول القيام بذلك. ولإدراك ذلك ، ظل العلماء ومطورو الأطراف الاصطناعية منذ فترة طويلة يبحثون عن طريقة لتعلم كيفية تكوين حس اللمس والألم في أجزاء مختلفة من الأطراف الاصطناعية. هذا ، على وجه الخصوص ، يتجنب تدمير الطرف الاصطناعي في حالة الحمل الزائد عليه.
يبدو أن الأخصائيين من كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز بالتحديد هم من
تقدموا في هذا الاتجاه. قائد الفريق هو Luke Osborne. كان رجل يبلغ من العمر 29 عامًا وبترت ذراعيه متطوعًا في "اختبار الألم". استخدم العلماء بقايا النهايات العصبية للتحفيز
الكهربي الجلدي للأعصاب الزندي والوسطى. كانت التجربة ناجحة ، لأن الأخصائيين تمكنوا من تكوين أحاسيس معينة للألم في جسم المتطوع.
هو نفسه يتحدث عن هذا على أنه وخز في الأماكن التي كانت فيها الأصابع (أذكر أنه تم بتر كلتا اليدين). تعتمد شدة الإحساس ، كما اتضح ، على خصائص النبض مثل الطول والتردد. كانت الإشارة الأكثر فعالية والألم هي بتردد من 10 إلى 20 هرتز. من أجل التحقق من نتائج الدراسة ، لم يسترشد العلماء بكلمات رجل فحسب ، بل قاموا أيضًا بفحص رد فعل جسده بمساعدة مخطط كهربية الدماغ.
أما بالنسبة للطلاء ، فهو ليس متجانسًا ، ولكنه يتكون من عدة طبقات من القماش والمطاط وطبقة موصلة وطبقة تستجيب لتغيرات الضغط. لم يتم تطبيق هذا الطلاء على الطرف الاصطناعي بأكمله ، ولكن فقط على "الأصابع" ، والفهرس والإبهام. كما اتضح ، عند ضغط قوة معينة ، تصل الإشارة إلى عتبة يدركها جسم الإنسان بالفعل (حوالي 250 كيلوباسكال).
تم ممارسة أقصى ضغط لكل وحدة مساحة بواسطة أشياء حادة. مع ضغط قوي لمثل هذا الشيء ، شعر المتطوع بالألم ، و "الفرشاة" ، أي الطرف الاصطناعي ، تم فتحها تلقائيًا. إذا ضغطت "الفرشاة" على أشياء ذات حواف مستديرة ، فلن يشعر المتطوع بألم.
حتى الآن ، يستجيب الجلد الاصطناعي فقط لعامل ميكانيكي ، ولكن في المستقبل القريب ، يأمل الخبراء في إنشاء أنظمة أكثر تقدمًا يمكن أن تشعر بالتأثيرات الكيميائية والحرارية. بقدر ما يمكن للمرء أن يحكم ، المستقبل قريب.