Mekanik el hissedebilir 14.10.2014

Yeni teknoloji sayesinde protez eli olan bir kişi, nesnelere hangi yapay parmakla dokunduğunu ayırt edebiliyor. Gelişmiş hassasiyete ek olarak, bilim adamları yapay elleri vücuda takmanın daha rahat bir yolunu da geliştirdiler.

İdeal bir uzuv protezi, gerçek bir uzuv ile aynı özelliklere sahip olmalıdır - aynı şekilde hareket etmeli ve hissetmelidir. Yapay kolların ve bacakların hareketliliği konusunda önemli ilerleme kaydedildi, peki ya hassasiyet? Soğuk, sıcak hissederiz, deride bulunan ve beyinle bağlantılı birçok özel reseptör sayesinde bir kalemi zımpara kağıdından ayırt edebiliriz. Bir protezde buna benzer bir hassasiyet sistemi yapmak mümkün müdür?

Biyomekanik protez geliştiricileri için ana görevlerden biri, yapay uzvun mekanik basıncı doğru bir şekilde hissetmesini sağlamaktı. Örneğin, bir kişi yapay bir el ile bir bardak almak isterse, onu ezmeyecek şekilde kavrama gücünü hesaplamalı ve bunun için cam yüzeyin parmaklar ve avuç içi üzerindeki baskısını doğru bir şekilde hissetmeniz yeterlidir. Neredeyse 40 yıldır, sinirbilimcilerin beyin ile elektronik basınç sensörlü yapay bir el arasında tatmin edici bir geri bildirim oluşturmaya çalıştıkları deneyler yapılıyor. Ancak başarıya çok yakın bir zamanda ulaşıldı: Lozan Federal Politeknik Okulu'ndan (İsviçre) Silvestro Micera (Silvestro Micera) ve meslektaşları Şubat ayında Science Translational Medicine sayfalarında, yalnızca bir el yaratmayı başardıklarını bildirdiler. yavaşça bir bardak alın, ancak yuvarlak bir nesneye dokunarak kare olandan ayırt edin.

Biyomekanik protez, parmakların hareketlerini kontrol eden yapay tendonlardaki gerilimle elin nesne üzerindeki basıncını tahmin eden sensörlerle donatıldı. Bu voltaja göre sensörler bir elektrik sinyali ürettiler, ancak bu formda sinir sistemi bunu anlamayacaktı, bu yüzden sinyali sinir sisteminin anlayabileceği bir dile çevirecek bir algoritmaya ihtiyaç vardı. Elektrotlar aracılığıyla dönüştürülen dürtü, hayatta kalan omzun sinirlerine girdi.

Ancak birkaç ay sonra, Case Western Reserve Üniversitesi'nden (ABD) bir grup araştırmacının daha hassas bir protez yapmayı başardıklarını iddia ettiği Science Translational Medicine'de başka bir makale çıktı. Çeşitli güç ve sürelerde elektriksel darbelere dönüştürülen bir düzineden fazla basınç sensörü kullandılar. Bu uyarılar, deri altına yerleştirilen üç elektrot aracılığıyla sinirlere iletildi. Her elektrot sadece bir sinire bağlıydı, ancak aralarında birçok bağlantı noktası vardı: Çalışmaya elleri kesilmiş iki kişi katıldı, birinin elektrota yirmi kontakla bağlı bir siniri vardı, diğerinde daha az sayıda vardı. Sonuç olarak, tasarımcılar daha fazla duyum detayı elde ettiler: bir kişi, yapay bir küçük parmak veya yapay bir başparmak ile yüzeye tam olarak neyin dokunduğunu ayırt edebilir.

Ayrıca, yapay elleri olan gönüllüler, örneğin zımpara kağıdını pürüzsüz veya oluklu bir yüzeyden ayırt edebilir ve eli aynı anda iki yüzeye koyarsa, kişi elin hangi kısmının ne hissettiğini söyleyebilir. Mekanik el, bir meyveyi zarar vermeden almayı ve diş fırçasına diş macunu sürmeyi mümkün kıldı - duyuların koordinasyonunu ve uygulanan gücü gerektiren oldukça ince eylemler. Duyumların güvenilirliği, elektrot ve sinir arasındaki "girdilerin" sayısına ve ayrıca bilgisayar sinyal dönüşümlerinin doğruluğuna bağlıydı. Daha önce protezden gelen duyumlar az ya da çok güçlü bir karıncalanma ile sınırlıysa, şimdi Dustin Tyler (Dustin Tyler) ve meslektaşları tarafından oluşturulan tasarımın yardımıyla biyomekanik duyumlar daha gerçek hale geldi.