En kunstig hånd med ekte følelse

Et nytt nervegrensesnitt gir en følelse av berøring til en protese.18. februar 2014

Igor Spetics hånd var i en knyttneve da den ble kuttet av en smihammer for tre år siden da han laget en aluminiumsjetdel på jobben sin. I flere måneder etterpå kjente han et fantomlem som fortsatt var knyttet sammen og banket av smerte. Noen dager føltes det akkurat som det gjorde da den ble skadet, minnes han.

Igor Spetic mistet hånden i en arbeidsulykke. Nå er han en av de første menneskene noensinne som gjenvinner realistiske fingerfølelser takket være nervegrensesnitt (under) implantert i armen.



nasa oppdager en planet som jorden

Han fikk snart en protese. Men for amputerte som Spetic er dette mer verktøy enn lemmer. Fordi protesene ikke kan formidle følelser, kan ikke folk som bruker dem føle når de har mistet eller knust noe. Nå får Spetic, 48, noe av følelsen tilbake gjennom elektroder som er koblet til gjenværende nerver i armen. Spetic er en av to personer i en tidlig rettssak som tar ham fra hjemmet hans i Madison, Ohio, til Cleveland Veterans Affairs Medical Center. I et kjellerlaboratorium er håndprotesen rigget med kraftsensorer som er plugget inn i 20 ledninger som stikker ut fra øvre høyre arm. Disse fører til tre kirurgisk implanterte grensesnitt, syv millimeter lange, med så mange som åtte elektroder stykket innkapslet i en polymer, som omgir tre hovednerver i Spetics underarm.

50 smarteste selskaper 2014

Denne historien var en del av vår utgave for mars 2014

ny teknologi fra 2016
  • Se resten av saken
  • Abonnere

På et bord gjør en ubeskrivelig hvit boks med tilpasset elektronikk en avgjørende jobb: å oversette informasjon fra sensorene på Spetics protese til en serie elektriske pulser som grensesnittene kan oversette til sensasjoner. Denne teknologien er under 20 år, sier lederen av studien, Dustin Tyler, professor i biomedisinsk ingeniørvitenskap ved Case Western Reserve University og ekspert på nevrale grensesnitt.

Til venstre: For å evaluere sin sensoriske tilbakemelding, plukker han opp blokker som holdes til bordet med magneter.

Høyre: Når følelsen er gjenopprettet, kan han plukke opp kirsebær og fjerne stilker 93 prosent av tiden uten å knuse, selv med bind for øynene.

Fra februar hadde implantatene vært på plass og fungert bra i tester i mer enn halvannet år. Tylers gruppe, som trekker på årevis med nevrovitenskapelig forskning på signalmekanismene som ligger til grunn for sensasjon, har utviklet et bibliotek med mønstre av elektriske pulser for å sende til armnervene, varierte i styrke og timing. Spetic sier at disse forskjellige stimulusmønstrene produserer distinkte og realistiske følelser på 20 steder på protesehånden og fingrene. Følelsene inkluderer å trykke på et kulelager, trykke på tuppen av en penn, børste mot en bomullsdott og berøre sandpapir, sier han. En overraskende bivirkning: på den første dagen med tester, sier Spetic, føltes fantomneven åpen, og etter flere måneder var fantomsmertene 95 prosent borte.

På denne dagen står Spetic overfor en enkel utfordring: å se om han kan føle en skumblokk. Han tar på seg bind for øynene og støydempende hodetelefoner (for å være sikker på at han bare stoler på berøringssansen), og så holder en postdoktor blokken inne i den vidåpne protesehånden hans og banker ham på skulderen. Spetic lukker protesen sin – en oppgave som er muliggjort av eksisterende kommersielle grensesnitt til gjenværende armmuskler – og rapporterer øyeblikket han berører blokken: suksess.

Mens resultatene er lovende, er forskning som involverer kirurgiske implantater tidkrevende. Det vil trolig ta 10 år å fullføre pilotstudien, foredle stimuleringsmetoder og lansere fullstendige kliniske studier. Tyler fullfører også utviklingen av en implanterbar elektronisk enhet for å levere stimuli, slik at dette ikke bare er på en benk i et laboratorium, men kommer inn i hjemmet til slutt, sier han. Og han jobber med produsenter av proteser for å integrere kraftsensorer og kraftprosesseringsteknologi direkte i fremtidige versjoner av enhetene.

Til venstre: Kontrollbokser leverer signaler til elektroder som omgir nervene i Spetics arm, og produserer berøringsfølelser.

Høyre: Denne enheten kan til slutt bli implantert i armen hans, og erstatte laboratorieutstyr for å levere signaler. Kraftsensorer og prosesseringsteknologi kan integreres i fremtidige proteser.

Nervegrensesnitt er implantert i armen.

Når testene er over og utstyret kobles fra, slutter Spetics sansebesøk med den tapte hånden brått. Han sier han er velsignet over å kjenne disse menneskene og være en del av dette. Men han kan ikke la være å tenke vemodig på hva fremtiden kan bringe. Det ville vært fint å vite at jeg kan plukke opp en gjenstand uten å måtte se på den, eller jeg kan holde min kone i hånden og gå nedover gaten, vel vitende om at jeg har tak i henne, sier han, mens han tar på seg frakken og starter hjemme igjen. Kanskje alt dette vil hjelpe neste person.

værteknisk telefonnummer

Se video: Restoring a Sense of Touch in Amputees

gjemme seg

Faktiske Teknologier

Kategori

Ukategorisert

Teknologi

Bioteknologi

Teknisk Politikk

Klima Forandringer

Mennesker Og Teknologi

Silicon Valley

Databehandling

Mit News Magazine

Kunstig Intelligens

Rom

Smarte Byer

Blockchain

Feature Story

Alumniprofil

Alumniforbindelse

Mit News-Funksjon

1865

Mitt Syn

77 Mass Ave

Møt Forfatteren

Profiler I Generøsitet

Sett På Campus

Alumnibrev

Nyheter

Valget 2020

Med Indeks

Under Kuppelen

Brannslange

Uendelige Historier

Pandemisk Teknologiprosjekt

Fra Presidenten

Forsidehistorie

Fotogalleri

Anbefalt