Ein gesunder Mensch kann die Bewegung seiner Gliedmaßen mit hoher Genauigkeit steuern. Dies liegt daran, dass die Menschen fühlen, wo sich die Gliedmaßen und ihre Elemente gerade befinden. Dank dessen bewegen sich die Hand und ihre einzelnen Komponenten koordiniert, beispielsweise wenn wir uns die Nase kratzen wollen.
Aber Prothesen, auch bionische, sind eine andere Sache. Wenn der Besitzer einer solchen Prothese sich die Nase kratzen will, muss er sehr vorsichtig sein. Andernfalls können Sie einfach Ihr Auge ausstechen oder Ihre Zähne ausschlagen, aber nicht das erreichen, was Sie wollen. Aber in Zukunft versprechen sie, dieses Problem zu beheben.
Die Arbeiten
haben bereits begonnen - Wissenschaftler des MIT arbeiten an neuen Schnittstellen für das Management neuronaler Prothesen. Wenn alles klappt, ist die Handhabung der künstlichen Gliedmaßen so einfach wie die Durchführung von Operationen mit Beinen, Armen und deren Elementen.
Die Schnittstelle wird mit dem Nervensystem der verbleibenden aktiven Muskeln des verletzten Beins oder Arms verbunden. Wenn eine Person eine Bewegung eines nicht vorhandenen Fußes ausführen möchte, sind die Teile des Gehirns, die für diese Aktion verantwortlich sind, weiterhin aktiviert, wodurch sich die Beinmuskeln bewegen. Die Signale von Muskeln und Nerven werden jedoch von der Prothese wahrgenommen, die die für eine Person erforderlichen Bewegungen ausführt.
Die Forscher sind in ihrer Arbeit weit genug fortgeschritten, deren Ergebnisse auf den Tributen der Science Translational Medicine veröffentlicht wurden. Die oben diskutierte Schnittstelle wird als "Agonist-Antagonist Myoneural Interface" (AMI) bezeichnet. An dem Experiment war ein Freiwilliger beteiligt - ein Mann, der seinen Fuß verloren hat. Für ihn wurde ein künstliches Glied geschaffen, das er fast so genau wie seinen Fuß kontrollieren konnte.
Wissenschaftler sind sehr nahe daran, aus einem beschädigten Bein ein einziges bionisches System zu bilden. Sie ist in der Tat ein einziges Ganzes mit kybernetischen und biologischen Elementen. „Da die Muskeln von den Nerven gesteuert werden, wird alles vom Gehirn gesteuert, dessen Signale an das Nervensystem übertragen werden, wonach das Muskelsystem aktiviert wird“, sagt einer der Entwickler.
Eine bionische Prothese kann elektrische Signale vom Nervensystem aufnehmen. Eine Person, die zum Beispiel daran denkt, die Position des Fußes zu ändern, steuert die Prothese. Am schwierigsten ist es, die Signale der Nervenenden zu entschlüsseln und in Signale umzuwandeln, die für die bionische Prothese „verständlich“ sind. Tatsächlich ist dies das Hauptproblem für die moderne Industrie, bionische „intelligente“ Prothesen zu entwickeln.
Wissenschaftler vom MIT konnten diese Arbeit abschließen und sicherstellen, dass die Handlungen des künstlichen Fußes genau den Wunsch der Person wiederholen, sie zu handhaben. Infolgedessen kann der Patient sowohl mit der Prothese als auch mit dem verbleibenden Fuß + der Prothese synchrone Bewegungen ausführen. Der vielversprechendste Entwicklungspfad für Prothesen ist laut Experten die Kombination von technologischen und natürlichen Elementen.
Die Entwickler des kybernetischen Fußes glauben, dass ihre Studie es in naher Zukunft ermöglichen wird, perfekte bionische Prothesen für Patienten mit amputierten Teilen der Hände oder Füße herzustellen.
Und Wissenschaftler der Universität Seoul konnten ein Analogon eines Nervs erstellen - allerdings nicht für Menschen, sondern für eine Kakerlake. Durch die Verbindung dieses Nervs mit dem Bein der Kakerlake konnten Spezialisten die Übertragung von Signalen von den eigenen Nerven der Kakerlake auf die Extremität nachahmen. Am Ende bewegte sie sich.
Dieser als afferent bezeichnete Nerv ist nicht nur für die Bewegung verantwortlich, sondern auch für die Signalübertragung, wenn ein Glied ein bestimmtes Objekt berührt. Und dies sind Rezeptoren, Synapsen und einige andere Elemente, von denen bisher niemand Analoga geschaffen hatte. Bei den fraglichen Forschern handelt es sich um eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Tae-Woo Lee.
Die Rolle von Mechanorezeptoren bei der Entwicklung von Wissenschaftlern spielen Widerstandsdrucksensoren. Es besteht aus einer flachen Goldelektrode und einer Kohlenstoffelektrode aus Nanoröhren. Die zweite befindet sich direkt über der ersten, so dass mit zunehmendem Druck die Kontaktfläche zwischen ihnen zunimmt. Und dies ermöglicht es wiederum, die Größe des Drucks zu messen. Wahrscheinlich werden in naher Zukunft vollwertige Prothesen mit Berührungssensoren erscheinen, die sich nur freuen können.