Роботизированная биоинженерная рука с нервной системой позволит чувствовать касание

Чувство прикосновения часто воспринимается нами как само собой разумеющееся. Но для человека, не имеющего ноги или руки, потеря такого чувства прикосновения может стать катастрофической.

Несмотря на то, что очень сложные протезы с одновременно перемещающимися пальцами и суставами могут имитировать почти каждое движение, они по-прежнему остаются неестественными для пользователя.

В основном это происходит из-за отсутствия тактильной чувствительности, которая направляет каждое движение. Эта пустота в ощущениях приводит к ограниченному использованию или даже отказу от очень дорогих искусственных устройств. Так почему же нельзя сделать протез, который на самом деле поможет «чувствовать» внешнее окружение?

Именно такую задачу ставит перед собой междисциплинарная группа ученых из Атлантического университета Флориды и Школы медицины Университета штата Юта. Они разрабатывают первого в своем роде биотехнического робота, который будет развиваться и адаптироваться к окружающей среде. Этот «живой» робот будет иметь собственную периферийную нервную систему, непосредственно связывающую датчики с исполнительными механизмами.

Используя достижения в робототехнике, биоинженерии, поведенческих науках, теории регенерации нервов, электрофизиологии, микрожидкостных устройствах и ортопедической хирургии, исследовательская группа создает живой канал от датчиков робота к мозгу пользователя, чтобы помочь ему контролировать протез на ампутированной руке.

Основой проекта является высокотехнологичная роботизированная рука, разработанная в лаборатории Биоробототехники Университета Флориды. Как и человеческие кончики пальцев, роботизированная рука оснащена многочисленными сенсорными рецепторами, которые реагируют на изменения в окружающей среде. Она позволит человеку почувствовать изменение давления, интерпретировать получаемую информацию и взаимодействовать с различными объектами. Она настраивает усилие захвата объекта, основываясь на его весе или хрупкости. Пользователи узнают, что они слишком сильно нажимают на ручку или она выскальзывает из их рук.

Основная проблема заключается в том, как послать эту информацию в мозг с помощью остаточных нейронных путей, чтобы заменить поврежденные в результате травмы. «Для этого мы собираемся напрямую подключить живые нервы в пробирке, а затем электрически стимулировать их с помощью датчиков робота, чтобы увидеть, как нервы растут и регенерируются, пока рука управляется человеком с ампутированной конечностью», говорит Эрик Энжеберг, доктор философии, главный исследователь.

Это исследование также может иметь имеет широкое применение в отношении людей, пострадавших от инсульта или повреждения спинного мозга.