सोचा-नियंत्रित हाथ कृत्रिम अंग 100 यथार्थवादी स्पर्श संवेदनाओं को पुनर्स्थापित करता है। (अनुवाद)

केविन वालगमॉट ने अपनी पत्नी के हाथ को फिर से एक प्रायोगिक रोबोटिक हाथ से महसूस किया। फोटो: जैकब जॉर्ज एट अल। प्रयोगशाला डॉक्टर ग्रेग क्लार्क, यूटा विश्वविद्यालय।

जब केविन वाल्गमॉट बाहर पहुंचे, तो उन्होंने अपनी पत्नी को हाथ से पकड़ लिया, और उनका चेहरा एक बड़ी मुस्कुराहट में टूट गया। 14 साल में पहली बार, वह अपनी कोमल उंगलियों को कृत्रिम रूप से कृत्रिम अंग की हथेली से दबाकर महसूस कर सकती थी।

डेविड एक नए इंटरफ़ेस का परीक्षण कर रहा है जो मूल रूप से आंदोलन और सनसनी को जोड़ता है। उद्देश्य क्या है? यह रोबोट कृत्रिम अंग के "विदेशीपन" की भावना को बदलने के लिए है, जो कुछ सहज और स्वाभाविक है।

केविन के खोए हुए प्रकोष्ठ की शेष नसों में सीधे लागू किया जाता है, इंटरफ़ेस विद्युत संकेतों में विचारों का अनुवाद करता है जो निपुण रोबोट बांह को गति में सेट करता है।

लेकिन यह सब नहीं है: यह एक रोबोट बांह पर सेंसर से जानकारी भी प्राप्त करता है और इसे दो प्रत्यारोपित उच्च-घनत्व, विद्युत सरणियों के माध्यम से मस्तिष्क में वापस भेजता है। मस्तिष्क में, विद्युत आवेग दबाव, कंपन और आंदोलन की भावनाओं में बदल जाते हैं - संवेदनाएं जो किसी के स्वयं के लापता अंग से आती हैं।

यह सोचा से आंदोलन करने के लिए और फिर संवेदी प्रतिक्रिया के लिए यह बंद लूप है जो डिवाइस को विशेष बनाता है।

"लोग अक्सर स्पर्श को अकेला महसूस करते हैं, लेकिन वास्तव में इसमें अन्य इंद्रियां भी शामिल होती हैं, जैसे कि दबाव, कंपन, तापमान, दर्द, आदि। हमारे डिवाइस का उच्च रिज़ॉल्यूशन आपको हाथ के एक विशिष्ट भाग में इन संपर्क उपवर्गों को अलगाव (कंपन और दर्द के बिना दबाव) को सक्रिय करने की अनुमति देता है। ” जैकब जॉर्ज कहते हैं, जिन्होंने यूटा विश्वविद्यालय में इंटरफ़ेस विकसित करने में मदद की ।

इंटरफेस की पिछली पीढ़ियों के विपरीत, जो केवल 20 संवेदनाओं के बारे में बताती हैं - उदाहरण के लिए, प्रतिभागी केवल दबाव महसूस कर सकते हैं, नई प्रणाली सूक्ष्म अंतर के साथ 100 अद्वितीय संवेदनाओं को पुनर्स्थापित करती है।

और यह इंटरफ़ेस को मौलिक रूप से अलग बनाता है।

जॉर्ज बताते हैं: “हमारे सदस्यों ने इससे पहले विचार के साथ डेन्चर को नियंत्रित किया। उन्होंने पहले अपने लापता हाथ की अनुभूति भी महसूस की। लेकिन दोनों दृष्टिकोणों को जोड़ना, प्रतिक्रिया जोड़ना एक पूरी तरह से अलग अनुभव है। अचानक, हाथ फिर से जीवित हो जाता है। ”

प्रोस्थेटिक्स समस्याएं

वीडियो
यूटा विश्वविद्यालय के शोधकर्ता एक प्रायोगिक रोबोटिक आर्म विकसित कर रहे हैं, जो तंत्रिका आवेगों को नियंत्रित करके नियंत्रित किया जाता है।

केविन संयुक्त राज्य में 1.6 मिलियन लोगों में से एक है, जिनके पास विच्छेदन है।

"एक अंग खो जाने के बाद, आप न केवल शारीरिक रूप से खुद का एक हिस्सा खो देते हैं, आप आध्यात्मिक घटक का एक हिस्सा भी खो देते हैं," जॉर्ज कहते हैं।

अवसाद और चिंता प्रकट होती है। कुछ रोगियों को भी प्रेत पीड़ा का अनुभव होता है, एक जलती हुई सनसनी जो उनके विच्छेदन अंगों से आती प्रतीत होती है, और पारंपरिक दर्द निवारक का जवाब नहीं देती है।

"हमारे प्रतिभागियों ने हाथ के नुकसान को परिवार के सदस्य के नुकसान के रूप में वर्णित किया जो उन्हें हर दिन सहना पड़ता है," जॉर्ज ने कहा।

यह "भावनात्मक जानवर" है जिसे वश में करना बेहद मुश्किल है। एक कारण यह है कि आधुनिक कृत्रिम अंग ठीक नहीं लगते हैं। वैज्ञानिक पहले से ही लचीले कृत्रिम अंग बनाने में सफल रहे हैं जो कुछ सामान्य कार्यों को बहाल करते हैं। ये डिवाइस आम तौर पर सतह इलेक्ट्रोड के उपयोग से विच्छेदन साइट के ऊपर की मांसपेशियों से विद्युत संकेतों का पता लगाते हैं - एक गैर-आक्रामक दृष्टिकोण, लेकिन यह व्यक्तिगत तंत्रिका तंतुओं पर कम चुनिंदा कार्य करता है।

जॉर्ज ने कहा, "यदि आप बाहर चिल्लाते हैं, तो फुटबॉल स्टेडियम के अंदर किसी के साथ निजी बातचीत करना बहुत मुश्किल है।"

बाद में कृत्रिम अंग सीधे स्रोत से जुड़े हुए हैं: रोगी के मस्तिष्क का मोटर प्रांतस्था या स्टंप में उसकी शेष नसें। ये तंत्रिकाएं एक विच्छिन्न अंग पर स्विच करने के लिए मस्तिष्क के इरादे को व्यक्त करती हैं, इन संकेतों को कृत्रिम बांह को स्थानांतरित करने के लिए डिकोड किया जा सकता है।

मस्तिष्क की तुलना में आरोपण के लिए हाथ की नसें ज्यादा सुरक्षित होती हैं। उनके संकेतों को समझना भी आसान है - एक न्यूरॉन एक संकेत देता है, एक मांसपेशी जुड़वाँ। मस्तिष्क प्रांतस्था के कैकोफ़ोनी के बीच एक संकेत की पहचान करने की कोशिश करने के बजाय, यह संकेत के बहाव के कार्य करने के लिए अधिक समझ में आता है।

हालांकि, आश्चर्यजनक तकनीक के बावजूद जो रोगियों को अपने विचारों के साथ एक रोबोट बांह को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, इन उपकरणों में अभी भी समस्याएं हैं।

आमतौर पर हमें मिलने वाली संवेदी प्रतिक्रिया के बिना, मरीज ट्यून पकड़ को ठीक नहीं कर सकते हैं। अंगूर को पिंच करने के बजाय, वे इसे दलिया में बदल देते हैं। यह सहज और निराशाजनक नहीं है।

“परिणामस्वरूप, लगभग 50 प्रतिशत रोगी कृत्रिम अंग से मना करते हैं। हम हाथ का उपयोग करने का पूरा अनुभव बहाल करना चाहते हैं, ”जॉर्ज कहते हैं।


रॉबोरुक केविन को फिर से वस्तुओं को महसूस करने की अनुमति देता है, वह जामुन को कुचलने के बिना अंगूर लेने में सक्षम था। (यूटा स्टेट यूनिवर्सिटी)

यूटा का निर्णय

यूटा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक ऐसी तकनीक विकसित की है जो उपयोगकर्ताओं को रोबोट बांह वाली वस्तुओं को महसूस करने की अनुमति देती है। एक प्रयोग में, वे एक नरम स्पंज और कठोर प्लास्टिक के बीच अंतर करने में सक्षम थे।

नई प्रणाली के काम में दो भाग होते हैं: सबसे पहले, यह मस्तिष्क से दो माइक्रोएलेरोनिक सरणियों के माध्यम से एक पैसा के एक अंश तक संकेतों को उठाता है, जिसके आकार को रोगी के अवशिष्ट नसों में बांधा जाता है जो हाथ को उत्तेजित करता है। इसी समय, इलेक्ट्रोड का एक और हिस्सा अवशिष्ट मांसपेशियों से संकेत उठाता है।

"आरोपण के बाद, हमें एक नक्शा बनाना होगा कि संवेदनाएं क्या संभव हैं, और यह प्रत्येक रोगी के लिए व्यक्तिगत है," जॉर्ज कहते हैं।

हमने सरणी के प्रत्येक इलेक्ट्रोड को ध्यान से उत्तेजित किया, कुल में 192 थे, और हमने केविन को यह बताने के लिए कहा कि उसे संवेदनाएं कहां हैं और यह कैसा था।

उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोड 64 उंगलियों पर दबाव की सनसनी से जुड़ा था। टीम प्रोस्थेसिस के अंगूठे पर दबाव संवेदक को सक्रिय करती है, ताकि यह एक जैविक हाथ की तरह व्यवहार करे।

जैसे ही हम मानचित्रण पूरा करते हैं, पूरी अनुवाद प्रक्रिया स्वचालित होती है। केविन कृत्रिम रूप से कृत्रिम हाथ को स्थानांतरित कर सकता है, जैसे कि अपने स्वयं के हाथ को नियंत्रित करना।

जब कृत्रिम अंग संपर्क करता है, तो टीम रोगी को प्रतिक्रिया देने के लिए उपयुक्त इलेक्ट्रोड को उत्तेजित करती है। उंगलियों के लिए, यह इलेक्ट्रोड 64 है। दबाव जितना मजबूत होगा, सिग्नल उतना ही मजबूत होगा। संक्षेप में, इलेक्ट्रोड सरणियां अनिवार्य रूप से खोए हुए तंत्रिका अंत को प्रतिस्थापित करती हैं जो आमतौर पर हाथ को उत्तेजित करती हैं।
इस प्रकार, जब प्रोस्थेसिस का अंगूठा अंगूर को छूता है, तो केविन को एक स्पर्श महसूस होता है।

क्रियात्मक सुधार बहुत बड़ा था। एक परीक्षण में, जहां केविन को दबाव महसूस करने वाले "मैकेनिकल अंडे" के चारों ओर घूमने के लिए कहा गया था, वह सीमा को तोड़ने के बिना सफल रहा और संवेदी प्रतिक्रिया चालू होने पर परिणाम 21% बेहतर दिखा।

मुझे पूरी तरह से

लेकिन शायद सबसे बड़ा फायदा भावुकता है।

एक वीडियो में, एक पूर्व सदस्य को कंप्यूटर कृत्रिम अंग का उपयोग करके एक आभासी दरवाजे को छूने के लिए कहा गया था। सिमुलेशन कार्टोनी और क्रूड था, लेकिन यह रोगी के लिए महत्वपूर्ण नहीं था।

दरवाजे के बाहर पहुँचकर, उसने जोर से कहा: “ओह माय गॉड। मुझे दरवाजा लगता है! ” - और exclaimed, पुताई: “भगवान! यह बहुत अच्छा है! ”

"यह नहीं है कि प्रतिभागी ने अपने अनुपस्थित हाथ से स्पर्श महसूस किया, तथ्य यह है कि उन्होंने पर्यावरण के साथ बातचीत के 24 वर्षों में पहली बार दरवाजा महसूस किया," जॉर्ज बताते हैं।

यह भावना प्रोस्थेटिक्स में जो पहले अनुपस्थित थी, उसका मूर्त रूप है।

केविन का अनुभव कम तुच्छ नहीं था। एक 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित हाथ कृत्रिम अंग के साथ प्रशिक्षण के बाद, उनसे पूछा गया कि वह क्या करना चाहते हैं?

"मैं अपने हाथों को एक साथ निचोड़ना चाहता हूं," उसने कहा, अपने शेष हाथ को एक ढीली मुट्ठी में मोड़कर, ध्यान से, बार-बार उसे कृत्रिम अंग में दबाकर, जैसे कि एक लंबे दिन के बाद अपने पोर को मालिश करना।

"शुरू में, कृत्रिम अंग सिर्फ रोजमर्रा की जिंदगी में गतिविधियों में मदद करने के लिए एक उपकरण था, लेकिन अब, यह वही है जो अपने हाथ की तरह व्यवहार करता है।
यह केवल बेहतर निपुणता या बेहतर संवेदनशीलता के बारे में नहीं है, बल्कि फिर से एकजुट महसूस करने के बारे में भी है, ”जॉर्ज।

टीम अब उत्साहपूर्वक रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग करने के लिए अपने सिस्टम के वायरलेस होम संस्करण पर काम कर रही है। तारों के बिना, आपको संक्रमण और टूटने की संभावना कम होनी चाहिए। यह भी उम्मीद की जाती है कि इन लाभों को बढ़ा अभ्यास और निरंतर उपयोग के साथ बढ़ाया जाएगा।

पहले से ही सात रोगियों के साथ वर्तमान इंटरफ़ेस का परीक्षण करने के बाद, टीम आत्मविश्वास महसूस करती है। वे कहते हैं कि वे एक वायरलेस संस्करण बनाएंगे, जो लगभग एक साल में मानव परीक्षण के लिए तैयार होगा।

"आखिरकार, जैसा कि हमारे रोगियों में से एक ने कहा, यह बिल्कुल ल्यूक स्काईवॉकर के हाथ की तरह दिखाई देगा, तब हर कोई इस तरह के एक कृत्रिम अंग चाहता होगा," जॉर्ज ने एक विस्तृत मुस्कराहट के साथ निष्कर्ष निकाला।


ल्यूक के हाथ, डीईकेए द्वारा बनाई गई एक रोबोट कृत्रिम अंग और ल्यूक स्काईवॉकर के नाम पर, स्टार वार्स फिल्म के नायक ने एक कृत्रिम अंग पहना।

मूल

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