Léift an prosthetics

Eidechse kënnen sech regeneréieren nodeems se hire Schwänz verluer hunn, a Kriibse kënnen sech regeneréieren nodeems se hir Féiss verluer hunn, awer am Verglach mat dësen anscheinend "primitiv" Déieren hunn d'Mënschen vill vun der Fäegkeet verluer fir sech am Laf vun der Evolutioun ze regeneréieren. D'Fäegkeet fir Gliedmaart bei Erwuessenen ze regeneréieren ass bal null, mat Ausnam vu Puppelcher déi sech regeneréiere kënnen wann se hir Fangerspëtze verléieren. Als Resultat kann d'Liewensqualitéit vun deenen, déi Gliedmaart verléieren wéinst Accident oder Krankheet, staark beaflosst ginn, a biologesche Ersatz ze fannen ass eng wichteg Optioun fir Dokteren fir d'Liewe vun den Amputéierten ze verbesseren.

Sou wäit zréck wéi d'antike Ägypten, goufen et Rekorder vu kënschtleche Glieder. Am Conan Doyle sengem "The Sign of the Four" gëtt et och eng Beschreiwung vun engem Mäerder, deen prothetesch Glieder benotzt fir Leit ëmzebréngen.

Esou Prothetik bitt awer einfach Ënnerstëtzung, awer si wäerten onwahrscheinlech d'Liewenserfarung vun engem Amputéierten wesentlech verbesseren. Gutt Prothetik soll Signaler a béid Richtunge schécken: Engersäits kann de Patient d'Prothetik autonom kontrolléieren; Op der anerer Säit, e prosthetesch Gliedmaart muss fäeg sinn Sensatiounen an de sensoresche Cortex vum Gehir vum Patient ze schécken, sou wéi en natierleche Gliedmaart mat Nerven, wat hinnen e Gefill vu Touch gëtt.

Virdrun Studien hu sech op d'Dekodéierung vu Gehircoden konzentréiert fir Themen (Affen a Mënschen) z'erméiglechen Roboter Waffen mat hirem Geescht ze kontrolléieren. Mä et ass och wichteg der Prothetik e Sënn ze ginn. E scheinbar einfache Prozess wéi Grëff beinhalt komplexe Feedback, well mir onbewosst d'Kraaft vun eise Fanger upassen no wéi eis Hänn fillen, sou datt mir d'Saachen net rutschen oder se ze schwéier knipsen. Virdrun hu Patienten mat prosthetic Hänn op hir Aen ze vertrauen d'Stäerkt vun Objete bestëmmen. Et brauch vill Opmierksamkeet an Energie fir Saachen ze maachen déi mir op der Flucht maache kënnen, awer och da briechen se dacks Saachen.

Am Joer 2011 huet d'Duke University eng Serie vun Experimenter op Affen gemaach. Si haten d'Affen hir Gedanken benotzt fir virtuell Roboter Waffen ze manipuléieren fir Objete vu verschiddene Materialien ze begräifen. De virtuelle Aarm huet verschidde Signaler un d'Gehir vum Af geschéckt wann e verschidde Materialien begéint huet. Nom Training konnten d'Affen e bestëmmt Material richteg eraussichen an eng Liewensmëttelbelounung kréien. Dëst ass net nëmmen eng virleefeg Demonstratioun vun der Méiglechkeet fir Prothetik e Gefill vu Touch ze ginn, awer et suggeréiert och datt d'Affen déi taktile Signaler, déi vum Prothese-Gehir geschéckt ginn, mat de Motorsteuersignaler, déi vum Gehir an d'Prothese geschéckt ginn, integréiere kënnen, fir eng voll Gamme vu Feedback vu Touch bis Sensatioun fir Aarmauswiel ze kontrolléieren baséiert op Sensatioun.

D'Experiment, och wann et gutt war, war reng neurobiologesch an huet net en tatsächlech prosthetesch Glied involvéiert. A fir dat ze maachen, musst Dir Neurobiologie an Elektrotechnik kombinéieren. Am Januar a Februar vun dësem Joer hunn zwou Universitéiten an der Schwäiz an an den USA onofhängeg Aarbechte publizéiert déi selwecht Method benotzt fir sensoresch Prothetik un experimentell Patienten ze befestigen.

Am Februar hunn d'Wëssenschaftler vun der Ecole Polytechnique zu Lausanne, der Schwäiz, an aner Institutiounen hir Fuerschung an engem Pabeier publizéiert an Science Translational Medicine gemellt. Si hunn e 36 Joer ale Sujet ginn, Dennis Aabo S? Rensen, mat 20 sensoresche Siten an der Roboterhand déi verschidde Sensatiounen produzéieren.

De ganze Prozess ass komplizéiert. Als éischt hunn d'Dokteren am Gimili Spidol vu Roum Elektroden an den zwee Armnerven vum Sorensen implantéiert, d'Mediannerven an d'Ulnarnerven. Den Ulnarnerv kontrolléiert de klenge Fanger, während de Mediannerv den Zeigefanger an den Daum kontrolléiert. Nodeems d'Elektroden implantéiert goufen, hunn d'Dokteren dem Sorensen seng Median- an Ulnarnerven kënschtlech stimuléiert, an him eppes ginn, wat hien net laang gefillt huet: hien huet seng vermësst Hand gefillt. Wat heescht datt et näischt mam Sorensen sengem Nervensystem ass.

Wëssenschaftler vun der Ecol Polytechnique zu Lausanne hunn dunn Sensoren un d'Roboterhand befestegt, déi elektresch Signaler op Basis vu Bedéngungen wéi Drock schécken. Schlussendlech hunn d'Fuerscher de Roboterarm mam Sorensen sengem ofgeschniddenen Aarm verbonnen. Sensoren an der Roboter Hand huelen d'Plaz vun sensoreschen Neuronen an der mënschlecher Hand, an Elektroden, déi an d'Nerven agefouert ginn, ersetzen d'Nerven, déi elektresch Signaler am verluerene Aarm iwwerdroe kënnen.

Nodeems d'Ausrüstung opgeriicht an Debugging gemaach huet, hunn d'Fuerscher eng Serie vun Tester gemaach. Fir aner Oflenkungen ze verhënneren, hu si de Sorensen geblinddelt, seng Oueren ofgedeckt an him nëmme mat der Roboterhand beréieren gelooss. Si hu festgestallt, datt de Sorensen net nëmmen d'Häertheet an d'Form vun den Objeten, déi hien beréiert huet, beurteelen, mä och tëscht verschiddene Materialien, wéi Holzobjekter a Stoff, z'ënnerscheeden. Wat méi ass, de Manipulator an dem Sorensen säi Gehir si gutt koordinéiert a reaktiounsfäeger. Also hie kann séier seng Kraaft upassen wann hien eppes ophëlt an et stänneg behalen. "Et huet mech iwwerrascht, well PLESCHT konnt ech eppes fillen, DAT ech déi lescht néng Joer net gefillt hunn", sot Sorensen an engem Video vun der Ecole Polytechnique zu Lausanne. "Wann ech mäi Aarm bewegt hunn, konnt ech fille wat ech maachen anstatt ze kucken wat ech maachen."

Eng ähnlech Studie gouf op der Case Western Reserve University an den USA gemaach. Hire Sujet war Igor Spetic, 48, vun Madison, Ohio. Hien huet seng riets Hand verluer wéi en Hummer op hien gefall ass, während hien Aluminiumdeeler fir Jetmotoren gemaach huet.

D'Technik benotzt vun de Case Western Reserve University Fuerscher ass ongeféier d'selwecht wéi d'Technik déi an der ECOLE Polytechnique zu Lausanne benotzt gëtt, mat engem wichtegen Ënnerscheed. D'Elektroden, déi an der Ecole Polytechnique zu Lausanne benotzt goufen, hunn d'Neuronen am Sorensen sengem Aarm an d'Axon duerchgebrach; D'Elektroden op der Case Western Reserve University penetréieren net den Neuron, awer ëmginn hir Uewerfläch. Déi fréier kënne méi präzis Signaler produzéieren, déi Patienten méi komplex an nuancéiert Gefiller ginn.

Awer dëst ze maachen huet potenziell Risiken fir béid Elektroden an Neuronen. E puer Wëssenschaftler maache sech Suergen datt déi invasiv Elektroden chronesch Nebenwirkungen op d'Neuronen verursaache kënnen, an datt d'Elektroden manner haltbar wieren. Wéi och ëmmer, Fuerscher vu béiden Institutiounen sinn zouversiichtlech datt se d'Schwäche vun hirer Approche iwwerwanne kënnen. De Spiderdick produzéiert och e zimlech präzis Gefill vun der Trennung vu Sandpapier, Kottengbäll an Hoer. D'Fuerscher vun der Ecole Polytechnique zu Lausanne hunn awer gesot datt si zouversiichtlech sinn iwwer d'Haltbarkeet an d'Stabilitéit vun hirer invasiver Elektrode, déi tëscht néng an 12 Méint bei Ratten gedauert huet.

Trotzdem ass et ze fréi fir dës Fuerschung op de Maart ze setzen. Nieft der Haltbarkeet a Sécherheet ass d'Bequemlechkeet vun der sensorescher Prothetik nach wäit net genuch. De Sorenson an de Specdick sinn am Labo bliwwen, während d'Prothetik ugepasst gouf. Hir Hänn, mat vill Drot a Gadgeten, kucken näischt wéi déi bionesch Glieder vun der Science Fiction. De Silvestro Micera, e Professer op der Ecole Polytechnique zu Lausanne, deen un der Etude geschafft huet, sot et géif e puer Joer daueren, ier déi éischt sensoresch Prothetik, déi genee wéi normal ausgesinn, de Labo kéint verloossen.

"Ech sinn opgereegt ze gesinn wat se maachen. Ech hoffen et hëlleft anerer. Ech weess datt d'Wëssenschaft laang dauert. Wann ech se elo net benotze kann, awer déi nächst Persoun kann, dat ass super."

news

Post Zäit: Aug-14-2021