Spesialis di Universitas Johns Hopkins Amerika telah
mengembangkan lapisan khusus untuk prostesis bionik. Lapisan ini disebut "kulit listrik" (e-dermis). Ini, seperti kulit asli, aktif bereaksi terhadap faktor-faktor eksternal. Ketika tekanan fisik diterapkan pada lapisan, "kulit" mengirimkan sinyal rasa sakit awalnya ke saraf ulnaris dan median, dan kemudian ke korteks somatosensorik.
Seperti yang sudah Anda pahami, prostesis itu sendiri terhubung ke anggota tubuh lainnya, khususnya, ke sistem saraf. Berkat ini, prosthesis mampu membentuk sensasi rasa sakit yang bereaksi terhadap seseorang. Jelas bahwa semua ini dikandung bukan untuk membuat seseorang merasa sakit, tetapi dengan tujuan agar pemakai prosthesis dapat menanggapi situasi yang berpotensi berbahaya bagi anggota tubuh buatan. Hasil penelitian ini
diterbitkan dalam publikasi Science Robotics.
Dalam situasi normal, apa yang disebut nosiseptor bertanggung jawab untuk pembentukan dan transmisi sinyal, yang pada akhirnya membuat seseorang merasa sakit. Mereka kadang-kadang disebut reseptor rasa sakit. Mereka terletak di lapisan luar kulit. Ketika faktor eksternal (bahan kimia, termal atau mekanis) muncul, resep tersebut mengaktifkan, menghasilkan sinyal yang ditransmisikan ke sumsum tulang belakang, dan kemudian ke otak. Perjalanan sinyal cukup lama, melewati segera melalui tiga jenis serabut saraf: Aβ-, Aδ- dan C. Jenis reseptor pertama bertanggung jawab untuk memastikan bahwa seseorang merespons bahaya sesegera mungkin. Sinyal rasa sakit muncul hampir secara instan, yang memicu reaksi refleks dan seseorang, misalnya, menarik tangannya menjauh dari panci panas.
Menariknya, reseptor mampu membedakan sinyal "bahaya" dari peringatan yang biasa. Jika ini tidak terjadi, tubuh manusia akan bereaksi dengan cara yang sama persis dengan potongan pisau atau tekanan yang diberikan oleh ujung penggaris kayu. Tetapi dalam kasus pertama, kita bereaksi tajam, dalam kasus kedua - kita umumnya tidak dapat memperhatikan stimulus eksternal.
Secara umum, rasa sakit itu baik untuk manusia dan hewan, karena memperjelas bahwa ada sesuatu yang salah dan menghindari bahaya, atau setidaknya mencoba melakukannya. Menyadari hal ini, para ilmuwan dan pengembang prostesis bionik telah lama mencari cara untuk belajar bagaimana membentuk rasa sentuhan dan rasa sakit di berbagai bagian tungkai buatan. Ini, khususnya, menghindari penghancuran prostesis jika terjadi beban berlebih di atasnya.
Tampaknya justru para spesialis dari Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins yang
maju paling jauh ke arah ini. Pemimpin tim adalah Luke Osborne. Seorang pria berusia 29 tahun dengan kedua lengannya diamputasi adalah sukarelawan untuk "tes rasa sakit". Para ilmuwan menggunakan sisa-sisa ujung saraf untuk
elektromiostimulasi kulit
pada saraf ulnaris dan median. Pengalaman itu sukses, karena para spesialis berhasil membentuk sensasi rasa sakit tertentu di tubuh sukarelawan.
Dia sendiri berbicara tentang ini sebagai kesemutan di tempat-tempat di mana jari-jari dulu (saya ingat bahwa kedua tangan diamputasi). Intensitas sensasi, ternyata, tergantung pada karakteristik impuls seperti panjang dan frekuensi. Sinyal yang paling efektif dan menyakitkan adalah dengan frekuensi 10 hingga 20 hertz. Untuk memverifikasi hasil penelitian, para ilmuwan tidak hanya dibimbing oleh kata-kata seorang pria, tetapi juga memeriksa reaksi tubuhnya dengan bantuan electroencephalograph.
Sedangkan untuk pelapisan, tidak seragam, tetapi terdiri dari beberapa lapisan kain, karet, lapisan konduktif dan lapisan yang merespon perubahan tekanan. Lapisan ini tidak diterapkan pada seluruh prostesis, tetapi hanya pada "jari," indeks dan ibu jari. Ternyata, pada tekanan dengan kekuatan tertentu, sinyal mencapai ambang batas yang sudah dirasakan tubuh manusia (sekitar 250 kilopascal).
Tekanan maksimum per unit area diberikan oleh benda tajam. Dengan penekanan kuat pada objek semacam itu, sukarelawan itu merasakan sakit, dan "sikat", yaitu, prosthesis, secara otomatis dibuka. Jika "sikat" meremas benda dengan ujung membulat, sukarelawan tidak merasakan sakit.
Sejauh ini, kulit buatan hanya merespons faktor mekanik, tetapi dalam waktu dekat, para ahli berharap dapat menciptakan sistem yang lebih maju yang dapat merasakan efek kimia dan termal. Sejauh yang bisa dinilai, masa depan sudah dekat.