Американские исследователи разработали и испытали бионический протез кисти, который позволяет человеку чувствовать, кчему он прикасается. О процессе разработки, возможностях и перспективах устройства рассказал в IEEE Spectrum глава Лаборатории функциональных нервных интерфейсов в Университете Кейс-Уэстерн Дастин Тайлер (Dustin Tyler).

Для этого сотрудники лаборатории оборудовали обычный бионический протез сенсорной гаптической (предназначенной для передачи тактильной чувствительности и положения кисти) системой. Для этого в предплечья добровольцев имплантировали специально разработанные плоские электродные манжеты, охватывающие снаружи крупные нервы: локтевой, лучевой и срединный. В каждой их этих манжет находится восемь контактных точек, связанных с отдельными каналами стимуляции.

Возможности протеза. Кадр из репортажа IEEE Spectrum

В различные части протеза поместили датчики, реагирующие на прикосновение. Их через компьютер соединили с имплантированными электродами так, чтобы информация от разных датчиков подавалась на нерв по разным каналам.

Плоская электродная манжета. Tyler Lab / The Cleveland VA Medical Center

Имплантированные электроды. Tyler Lab / The Cleveland VA Medical Center

В результате многолетних экспериментов и настройки системы доброволец Игорь Спетик (Igor Spetic) смог выполнять с помощью протеза различные тонкие действия, например, оторвать хвостик от вишни, даже с завязанными глазами. При выключенной гаптической системе ему это удается в 43 процентах случаев, а при включенной число успешных попыток достигает 93 процентов. По словам самого Спетика, благодаря этой системе он ощущает протез не как инструмент, а как собственную руку.

Работы по разработке протеза, максимальнонапоминающего по функциональности человеческую кисть, ведутся в Кейс-Уэстерне иеще нескольких кливлендских научных центрах с 2012 года. Тем не менее, пословам Тайлера, разработка пока далека от совершенства.

В настоящее время его лаборатория создает имплантируемые манжеты нового поколения, содержащие в четыре раза больше электродов. Это необходимо для передачи широкого спектра ощущений: не только тактильных, но и температурных, болевых, проприоцептивных (чувство положения сустава). Но главное — систему необходимо сделать полностью имплантируемой, без необходимости проводного подключения к внешнему компьютеру.

По словам Тайлера, сделать это непросто, поскольку у системы 16 записывающих каналов и 96 каналов стимуляции, при этом она должна работать годами имплантированной в человеческую руку. Тем не менее, рабочий прототип автономной системы разработчики рассчитывают создать к 2019 году.

Автор: Олег Лищук