دریافت بازخورد حسی از اندام مصنوعی با ایجاد توهم حرکتی

افراد قطع عضو با استفاده از یک وسیله ارتعاشی و بازسازی عصب، می‌توانند دست‌های مصنوعی خود را حس کنند. آزمایشگاه Paul Marasco مکانی برای ادغام فناوری و زیست شناسی انسان است. آخرین پروژه این آزمایشگاه نشان می‌دهد با استفاده از یک وسیله ارتعاشی و توهم ادراکی میتوان به افراد قطع عضو احساسی طبیعی از دست‌های پلاستیکی و فلزی داد. برای آشنایی بیشتر با کار گروه Marasco با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

Nordicphotos/Alamy Stock Photo

Marasco، یک مهندس زیست شناسی در مؤسسه پژوهشی Lerner در کلینیک کلیولند، در این پژوهش با افراد قطع عضوی که دارای نوع ویژه‌ای از دست‌های مصنوعی پیشرفته هستند، کار می‌کند. این افراد تحت درمان قرار گرفتند و برخی از مسیرهای عصبی که در اصل اندام‌های از دست رفته را کنترل می‌کردند، مجدداً برقرار شود.

برای نمونه، در این سامانه‌ها، یک عصب که در ابتدا حرکات آرنج را کنترل می‌کرد، اغلب به یک عضله سینه منتقل می‌شود. سپس یک حسگر روی قفسه سینه قرار می‌گیرد تا فعالیت الکتریکی این عضله را دریافت کند. هنگامی که افراد قطع عضو تلاش می‌کنند آرنج از دست رفته را حرکت دهند، سیگنال عصبی برای حرکت این عضله به قفسه سینه می‌رود. این حرکت عضلانی به یک فرمان برای مفصل آرنج پروتز تبدیل می‌شود.

Marasco به می‌گوید: «این اندام‌های پیچیده هنوز برای استفاده آماده نیستند». با وجود روش ذاتی ارسال دستورات حرکت، این اندام، بازخوردی در مورد چگونگی حرکت آنها در فضا ارائه نمی‌دهد. وی ادامه می‌دهد: «کاربران باید دائما دست خود را تماشا کنند و این واقعیت را نادیده بگیرند که نمی‌توانند آنها را احساس کنند».

پژوهش جدید منتشر شده در مجله Science Translational Medicine، این احساس حرکت را که شناخت شناسی (از حس لمس متمایز است) نامیده می‌شود را فراهم می‌کند.

گروه Marasco از یک توهم حسی استفاده می‌کنند. در افراد دارای بدن سالم، ارتعاش تاندون‌های مختلف دست با یک فرکانس مشخص، احساس غیر واقعی از حرکت مفاصل خاص بوجود می‌آورد.

پژوهشگران برای افراد تحت مطالعه از یک وسیله ارتعاشی روی عضلات حاوی اعصاب دست استفاده کردند. ابتدا پژوهشگران یک کتابخانه ساختند که کدام ارتعاشات، احساسات غیرواقعی حرکت شامل ایجاد حس مشت، چرخش مچ دست، جمع کردن انگشتان دست‎ و غیره را بوجود می‌آورند. سپس از افراد قطع عضو خواسته شد دستورات حرکتی خاصی را به دست‌های مصنوعی ارسال کنند.  با بازسازی حس حرکات اندام، افراد قطع عضو می‌توانند با چشمان بسته حرکات را انجام دهند.

به کمک سامانه Marasco یک فرد قطع عضو می‌تواند دستورات حرکتی را به دست مصنوعی ارسال کند (مسیر قرمز رنگ) و یک بازخورد حسی از حرکات دست دریافت کند (مسیر آبی رنگ)

Dustin Tyler، مهندس زیست شناسی، که در پژوهش حاضر دخیل نبود، می‌گوید این بسیار جذاب است که بتوان از عضلات فرد قطع عضو برای ایجاد حس حرکت استفاده کرد. پیش از این اگر از من می‌پرسیدید، چنین چیزی امکان‌پذیر است می‌گفتم: بعید است که کار کند.

Tyler پژوهش‌های مرتبط با همین زمینه را در مرکز پزشکی Louis Stokes کلیولند انجام می‌دهد. گروه وی احساس لمس را با حسگرهای قرار گرفته روی دست مصنوعی و ارسال سیگنال‌های آنها به اعصاب باقی مانده در افراد، ایجاد می‌کنند. او اکنون بر روی سامانه‌های پروتزی کار می‌کند که حس لمس و حس حرکات را فراهم می‌کنند.

Tyler یادآور می‌شود که سامانه Marasco دارای جوانب مثبت و منفی است. سامانه Marasco نیازی به الکترود ندارد. Tyler می‌گوید: «یک مزیت این سامانه این است که شما مجبور نیستید از جراحی برای کاشت الکترود استفاده کنید. اما از طرفی بدون چنین الکترودهایی سامانه قوی، قابل اعتماد و پایدار نیست».

Marasco و Tyler هر دو در برنامه HAPTIX DARPA شرکت می‌کنند که هدف آن کنترل دقیق افراد قطع عضو روی حرکات و دریافت بازخورد حسی از دستگاه‌های پروتز است. Marasco می‌گوید که بخشی از پژوهش‌های گروهش بر این است که بدانند چگونه مغز با فناوری معرفی شده ارتباط برقرار می‌کند.


بیشتر بخوانید:

>>اعضای مصنوعی هوشمند و یادگیری ماشین

>>همراهی پروتز بالاتنه DynamicArm با دست مصنوعی BeBionic


منبع: spectrum.ieee.org

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *