Prothesen sind im Laufe
ihrer Geschichte immer komplexer geworden: Bionische Arme greifen unterschiedlich, Knie beugen sich unabhängig voneinander und beugen sich mühelos, was das Gehen auf der Treppe erleichtert. Eines der wichtigsten Probleme bleibt jedoch das fehlende Feedback. Amputierte müssen sich hauptsächlich auf das Sehen konzentrieren, daher ist die Verwendung einer Prothese im Dunkeln oder die Suche nach Gegenständen in einem Rucksack nicht die effektivste Übung.
Ein Team von Wissenschaftlern der Cleveland Clinic
stellte einen neuen Weg vor, um Feedback von Prothesen zu erhalten, das auf Vibrationen in den Muskeln der Prothese basiert. Innerhalb weniger Minuten, so behaupteten die Forscher, begannen die drei Amputanten, Handprothesen effizienter einzusetzen.
Ein Forscherteam unter der Leitung von Paul D. Marasco hat eine Schnittstelle zwischen Neuro und Maschine entwickelt, die Vibrationen auf die Muskeln überträgt, um die Kontrolle der Prothesen zu verbessern. Das System simuliert die Kinästhesie - ein Gefühl der Körperhaltung und Bewegung der Gliedmaßen, Anstrengung, Kraft und Schwerkraft. Wissenschaftler betrachten diesen Ansatz als die effektivste Strategie, um die Effizienz der Verwendung von Prothesen zu steigern und das Leben der Patienten zu verbessern.
Der durchschnittliche gesunde Mensch kann verschiedene Bewegungen ausführen, um seine Handlungen im Dunkeln oder mit geschlossenen Augen zu kontrollieren. Dank
Propriorezeptoren in unseren Muskeln, Bändern und Gelenken wissen wir, wo sich unser Arm oder Bein zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet. Sie können die Bewegung bis zum Endpunkt vorhersagen und alle Parameter ändern, um dies zu erreichen - zum Beispiel die Kraft erhöhen. Bei einer Prothese konzentriert sich eine Person nur auf das Sehen, was die Wirksamkeit des Geräts verringert.
„Aufgrund des fehlenden Feedbacks ist es unmöglich, Objekte im Dunkeln zu bedienen. Ich muss einen Gegenstand sehen, um ihn zu nehmen. Wenn er nicht sichtbar ist, ist es unmöglich zu verstehen, wo er ist. Im Prinzip spürt man das Gewicht. Daher gibt es Hoffnung auf Kunstleder und andere Entwicklungen im Bereich des Feedbacks “,
sagte Konstantin Deblikov, Inhaber der bionischen Prothesen BeBeonic und MyoFacil, in einem Interview mit Geektimes.
An der von Paul Marasco durchgeführten Studie nahmen Menschen mit amputierten Armen teil, die invasive Handprothesen verwendeten. Mit Geräten, die direkt mit den Nerven der Extremität verbunden sind, können Sie diese intuitiv mithilfe von Signalen des Gehirns steuern. Während des Experiments installierten Wissenschaftler Vibrationsvorrichtungen an den Stümpfen: Vibrationen erzeugten die Illusion einer Kinästhesie. Das Gerät ermöglichte nicht nur das „Fühlen“, wie der Griff zusammengedrückt oder gedehnt wird, sondern half auch, die Prothese intuitiv zu steuern, ohne sie ständig betrachten zu müssen. Die Effizienz wurde gesteigert, als diesem Prozess eine Vision hinzugefügt wurde.
Laut dem Teamleiter Paul Marasco sind sich Wissenschaftler seit den 1970er Jahren der Fähigkeit von Muskelvibrationen bewusst, die Illusion einer Kinästhesie zu erzeugen. Sein Team ist jedoch erstaunt darüber, wie sehr diese Technik die Patienten betrifft.
Unten sehen Sie ein Video, das den Prozess der Interaktion mit der Prothese und des Empfangens von Feedback mithilfe von Vibrationen zeigt.
Neben der Verbesserung der Kontrolle der Extremität spielt das Feedback eine weitere wichtige Rolle: Es soll das Gefühl der Fremdheit beseitigen. „Wenn Sie ein Glied verloren haben, verlieren Sie nicht nur physisch einen Teil von sich selbst, sondern auch einen Teil der spirituellen Komponente“, sagt
Jacob George , Autor einer anderen 2017 durchgeführten Studie. Dann half die gedankengesteuerte Prothese
, 100 realistische taktile Empfindungen wiederherzustellen .
In der Prothese installierte Sensoren senden über zwei implantierte Geräte Informationen an das Gehirn. Das Gehirn verwandelt sie in Gefühle von Druck, Vibration und Bewegung. Dies ermöglicht es Ihnen, das Gehirn zu täuschen und es glauben zu lassen, dass das Glied wirklich zu diesem Körper gehört.
Auf dem Foto unten hält und fühlt einer der Teilnehmer des Experiments die Hand seiner Frau mit einer experimentellen bionischen Prothese.
Die wissenschaftliche Arbeit wurde im März 2018 in der Zeitschrift Science Transplantational Medicine veröffentlicht. DOI: 10.1126 / scitranslmed.aao6990