Люди могут точно определить положение, скорость и их конечностей, даже закрыв глаза. Этот эффект, известный как проприоцепция, позволяет людям точно контролировать свои движения.
Несмотря на значительные улучшения в создании протезов в последние годы, исследователи не смогли обеспечить это ощущение людям с искусственными конечностями, ограничивая их способность точно контролировать свои движения.
Исследователи из Центра экстремальной бионики в MIT Media Lab изобрели новую парадигму нервного интерфейса и коммуникации, которая может отправлять команды движения от центральной нервной системы к роботизированному протезу и передавать проприоцептивную обратную связь, описывая перемещение сустава к центральной нервной системе.
Эта новая парадигма, известная как миоврологический интерфейс агониста-антагониста, включает новый хирургический подход к ампутации конечностей, в котором динамические мышцы сохраняются в ампутированной конечности. AMI был подтвержден в обширных доклинических экспериментах в Массачусетском технологическом институте до его первой хирургической операции у пациента.
В статье, опубликованной в Science Translational Medicine, исследователи описывают первую реализацию миоурального интерфейса агониста-антагониста (AMI) у человека с ампутацией ниже колена.
В статье представлен первый случай, когда информация о совместном положении, скорости была подана от протезной конечности в нервную систему, по словам старшего автора и директора проекта Хью Херра, профессора медийных искусств и наук в MIT Media Lab.
«Наша цель - создать петлю между мышцами и нервами периферической нервной системы и бионическим придатком», - говорит г-н.
Для этого исследователи использовали те же биологические датчики, которые создают естественные проприоцептивные ощущения организма.
AMI состоит из двух противостоящих мышечных сухожилий, известных как агонист и антагонист, которые хирургически соединены последовательно, так что, когда одна мышца сжимается и укорачивается - во время волевой или электрической активации - другая растягивается и наоборот.
Это связанное движение позволяет естественным биологическим датчикам в мышечном сухожилии передавать электрические сигналы в центральную нервную систему, сообщая длину мышц, скорость и силу информации, которая интерпретируется мозгом как естественная совместная проприоцепция.
Вот как проприоцепция мышц сухожилия работает естественным образом в суставах человека, говорит г-н.
«Поскольку мышцы имеют естественный запас нерва, когда это движение мышц-антагонистов происходит, информация передается через нерв в мозг, позволяя человеку ощущать движение этих мышц, как их положение, скорость, так и нагрузку», - говорит он.
Соединив AMI с электродами, исследователи могут обнаружить электрические импульсы из мышц или применить электричество к мышцам, чтобы заставить его сжиматься.
