Elektrody przywrócą czucie osobom z protezami górnych kończyn

Elektroda / dr Daniel Moran

Miliony ludzi na całym świecie żyją z utraconymi kończynami. Obecne protezy zapewniają im podstawową funkcjonalność, ale wciąż nie są w stanie dostarczać „czucia”. Zespół inżynierów i naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis chce to zmienić. Pracują nad rozwiązaniem, dzięki którym osoby z protezami górnych kończyn będą mogły przez nie odczuwać ciepło i zimno. Odzyskają także zmysł dotyku.

Dr Daniel Moran podpisał trzyletni kontrakt z agencją DARPA, na mocy którego otrzymał dotację w wysokości 1,9 mln dolarów na rzecz opracowania i testowania nowego urządzenia, które pozwoli na stymulowanie nerwów ramienia i przedramienia. Jeśli to się uda, osoby po amputacji górnej kończyny, które korzystają ze zmotoryzowanych protez, będą mogły odczuwać więcej, jako że sygnały sensoryczne będą mogły być przekazywane do mózgu.

DARPA wspiera już inny projekt, mianowicie „Luke Arm”. Jest to bioniczne ramię tworzone przez laboratorium DEKA. Zaawansowana technologicznie proteza pozwala użytkownikom na wykonywanie sześciu różnych chwytów, ale nie zapewnia powrotu zmysłu dotyku. W tym właśnie miejscu rozwiązanie przynieść ma projekt dra Morana i zespołu z Uniwersytetu Waszyngtońskiego.

Ekipa opracowała elektrodę, która jest w stanie stymulować komórki sensoryczne w nerwie łokciowym oraz w nerwie pośrodkowym. Ten pierwszy jest jednym z trzech głównych nerwów przedramienia i największym nerwem niebędącym chronionym przez mięsień lub kość. Jest on połączony z małym i serdecznym palcem dłoni. Nerw pośrodkowy natomiast jest połączony z trzema pozostałymi palcami. Wspólnie odpowiadają zatem za czucie dotyku, ciśnienia, wibracji, bólu, ciepła i zimna oraz za kontrolowanie ruchu dłoni.

Porównanie: elektroda dr Dorana (A) i kanał silikonowy (B) / dr Daniel Moran

„Ludzie używający protez muszą polegać na wzroku. Aby zabrać kubek z kawą muszą najpierw go zobaczyć, odpowiednio umieścić palce wokół niego i dopiero wtedy go podnieść. Nie są w stanie poczuć czy kubek znajduje się w ich dłoni, czy jest ciepły albo czy trzymają go odpowiednio mocno. Poprzez danie im zdolności do odczuwania użytkownicy będą mieli większą kontrolę nad swoją protezą” – powiedział prowadzący badanie dr Daniel Moran.

Elektroda została zaprojektowana tak, by stymulować regenerację nerwu łokciowego i pośrodkowego oraz przesyłać informacje pomiędzy ośrodkowym układem nerwowym i mózgiem. Została wykonana z ultracienkiego, elastycznego materiału zbliżonego do soczewki kontaktowej. Jak porównują sami naukowcy – „ma 1/8 wielkości dziesięciocentówki”. 

W nadchodzącym teście zespół Morana wszczepi elektrodę do przedramienia innych naczelnych i spróbuje nauczyć „pacjentów” obsługiwać dżojstiki do gier wideo. Za postęp otrzymają nagrodę w postaci soku owocowego. – „Chcemy dowiedzieć się jak wiele jesteśmy w stanie dokonać” – powiedział dr Moran. Poprzedni test (ze szczurami) okazał się sporym sukcesem. Jeśli z tym też tak będzie, ekipa stanie o krok przed dokonaniem przełomu. 

Pozostaje jeszcze określić ile elektrod należy umieścić i w którym dokładnie miejscu. Cóż, życzymy ekipie dra Morana powodzenia.

Źródło: Phys.org, inf. własna