Uma pessoa saudável pode controlar o movimento de seus membros com alta precisão. Isso ocorre porque as pessoas sentem onde os membros e seus elementos estão localizados atualmente. Graças a isso, a mão e seus componentes individuais se movem de maneira coordenada, por exemplo, quando queremos coçar o nariz.
Mas próteses, mesmo biônicas, são outra questão. Quando o proprietário de uma prótese deseja coçar o nariz, deve ter muito cuidado. Caso contrário, você pode simplesmente arrancar o olho ou arrancar os dentes, mas não conseguir o que deseja. Mas no futuro eles prometem corrigir esse problema.
O trabalho
já começou - os cientistas do MIT estão trabalhando em novas interfaces de gerenciamento de próteses neurais. Se tudo der certo, gerenciar os membros artificiais será tão simples quanto realizar operações com as pernas, braços e seus elementos.
A interface se conectará ao sistema nervoso dos demais músculos ativos da perna ou braço lesionado. Se uma pessoa deseja fazer um movimento de um pé inexistente, as partes do cérebro responsáveis por essa ação ainda são ativadas, fazendo com que os músculos da perna se movam. Mas os sinais dos músculos e nervos serão percebidos pela prótese, que executará os movimentos necessários para uma pessoa.
Os pesquisadores avançaram o suficiente em seus trabalhos, cujos resultados foram publicados nas homenagens da Science Translational Medicine. A interface discutida acima é chamada de "interface moneural agonista-antagonista" (IAM). O experimento envolveu um voluntário - um homem que perdeu o pé. Um membro artificial foi criado para ele, que ele foi capaz de controlar quase com tanta precisão quanto o pé.
Os cientistas estão muito perto de formar um sistema biônico único a partir de uma perna danificada. Ela, de fato, é um todo único, com elementos cibernéticos e biológicos. "Como os músculos são controlados pelos nervos, tudo é controlado pelo cérebro, cujos sinais são transmitidos ao sistema nervoso, após o qual o sistema muscular é ativado", diz um dos desenvolvedores.
Uma prótese biônica é capaz de captar sinais elétricos do sistema nervoso. Uma pessoa que pensa, por exemplo, em mudar a posição do pé, controla a prótese. O mais difícil é decifrar os sinais das terminações nervosas e convertê-los em sinais "compreensíveis" para a prótese biônica. Na verdade, esse é o principal problema para a indústria moderna de desenvolver próteses biônicas “inteligentes”.
Os cientistas do MIT conseguiram concluir este trabalho e garantir que as ações do pé artificial repetissem exatamente o desejo da pessoa de gerenciá-lo. Como resultado, o paciente pode fazer movimentos síncronos com a prótese e com o pé restante + prótese. Segundo especialistas, o caminho de desenvolvimento mais promissor para os membros protéticos é a combinação de elementos tecnológicos e naturais.
Os desenvolvedores do pé cibernético acreditam que seu estudo permitirá, em um futuro próximo, criar próteses biônicas perfeitas para pacientes com partes amputadas das mãos ou pés.
E cientistas da Universidade de Seul foram capazes de criar um análogo de um nervo - embora não para seres humanos, mas para uma barata. Ao conectar esse nervo à perna da barata, os especialistas conseguiram imitar a transmissão de sinais dos nervos da barata para o membro. No final, ela se mudou.
Esse nervo, chamado de aferente, é responsável não apenas pelo movimento, mas também pela transmissão do sinal quando um membro toca um determinado objeto. E esses são receptores, sinapses e vários outros elementos, análogos dos quais ninguém havia criado anteriormente. Os pesquisadores em questão são um grupo de cientistas liderados por Tae-Woo Lee.
O papel dos mecanorreceptores no desenvolvimento dos cientistas é desempenhado por sensores de pressão resistivos. Consiste em um eletrodo plano de ouro e um eletrodo de carbono composto por nanotubos. O segundo está diretamente acima do primeiro, de modo que, com o aumento da pressão, a área de contato entre eles aumenta. E isso, por sua vez, torna possível medir a magnitude da pressão. Provavelmente, próteses completas com sensores de toque aparecerão em um futuro próximo, que não podem deixar de se alegrar.