Press "Enter" to skip to content

Нейропротезы, здатні відчувати

Нейропротезы, здатні відчувати

Окуляри, перуки і навіть штучні суглоби, – все це легко сприймається нами як продовження тіла людини. На черзі – нейропротезы: протези, здатні передавати тактильні відчуття в мозок.
Нейропротезы, способные осязать

Нейрофізіологи Чиказького університету (США) з’ясували, що для створення штучних тактильних відчуттів, особливо розрізняються по інтенсивності, важливо враховувати силу і частоту електричних сигналів, що передають цю інформацію в мозок.

«Ми впритул підійшли до створення нейропротезов, здатних до дотику. Ми розуміємо, як створювати подібні відчуття в мозку за допомогою штучної стимуляції», – говорить один з авторів дослідження Сліман Бенсмайя (Sliman Bensmaia), доцент Відділення біології організму та анатомії в Чиказькому університеті.

Дослідження Бенсмайи і його колег є частиною багаторічного проекту «Революція в протезуванні», що проводиться під егідою Управління перспективних досліджень Міністерства оборони США (DARPA). Метою проекту є створення модульних протезів верхніх кінцівок, здатних, зокрема, передавати повноцінні тактильні відчуття. У проекті бере участь велика міждисциплінарна група експертів з державних організацій, приватних компаній і університетів.

Команда Слімана Бенсмайи і його колег з університету Чикаго займається конкретно сенсорними можливостями протезів. Для свого дослідження вони проводили експерименти на мавпах, сенсорна система яких дуже схожа на людську. Піддослідним тваринам імплантували електроди в область мозку, обробну інформацію про дотики до рук. Мавп навчили відчувати електричну стимуляцію, а також показувати дослідникам, який з двох послідовних електричних сигналів відчувався сильніше.

Дослідники варіювали різні параметри сигналів – такі, як амплітуда, частота і тривалість, щоб зрозуміти, як ці чинники впливають на сприйняття сигналів тваринами. Їх особливо цікавила так звана «Ледве відчутна різниця» (ЕОР) – мінімальна зміна параметрів сигналу, при якому відчуття, створюване стимуляцією мозку за допомогою цього сигналу, вже сприймалося як інше. Наприклад, на певній частоті вплив сигналу починає відчуватися при силі струму в 20 мікроампер, а при силі в 50 мікроампер він вже створює інше відчуття. У даному випадку показник ЕОР становить 30 мікроампер.

Дотик являє собою складну суміш різних відчуттів – контакту, тиску, текстури поверхні, вібрацій, руху і так далі. Група Бенсмайи документувала різні параметри сигналів і відчуття, які вони викликають при стимуляції мозку. На основі цих даних дослідники склали своєрідні «ноти», з допомогою яких можна буде зіграти «концерт» тактильних відчуттів.

«Коли ви берете в руку якийсь предмет, ви можете регулювати силу стиснення пальців. Щоб реалістично передавати тактильні відчуття, нам потрібно знати, скільки «відтінків» тиску можна передати з допомогою електричної стимуляції. В ідеалі діапазон можливих «штучних» відчуттів повинен бути не менш широким, ніж для «природних». Наше дослідження допомагає наблизити створення прототипів протезів, готових для випробувань на людях», – каже Сліман Бенсмайя.

Детальніше див. S. Kim et al. «Behavioral assessment of sensitivity to intracortical microstimulation primate of somatosensory cortex», PNAS, October 2015.

Be First to Comment

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*

code