Ingineri creează un braț bionic care restaurează comportamente naturale la pacienți

Cercetătorii de la Cleveland Clinic au proiectat un nou braț bionic care restaurează comportamente naturale la pacienții cu amputații de membre superioare. Tehnologia este de tipul primului său fel, iar cercetarea a fost publicată în Science Robotics.

Echipa internațională de cercetare a combinat trei funcții importante în sistemul bionic: controlul motor intuitiv, atingerea și kinestezia strângerii. Ultima dintre cele trei este senzația de deschidere și închidere a mâinii.

Echipa, condusă de Cleveland Clinic, a inclus cercetători de la Universitatea Alberta și Universitatea New Brunswick.

Paul Marasco, Ph.D, este investigator principal și profesor asociat la Institutul de Cercetare Biomedicală Lerner al Cleveland Clinic.

“Am modificat un prototip standard de proteză cu acest sistem bionic complex care permite purtătorilor să-și miște brațul protezat mai intuitiv și să simtă senzații de atingere și mișcare în același timp”, a spus dr. Marasco. “Aceste descoperiri sunt un pas important către oferirea persoanelor cu amputații a unei restaurări complete a funcției naturale a brațului.”

Sistemul Bionic

Noul sistem dezvoltat este primul care testează toate cele trei funcții senzoriale și motorii deodată într-o interfață neural-mașină într-un braț protezat. Interfața neural-mașină poate conecta cu nervii membrelor purtătorului, permițând pacienților să trimită impulsuri nervoase de la creier la proteză. Ei pot primi, de asemenea, informații fizice din mediu, care pot fi trimise înapoi la creierul lor prin nervii lor.

Brațul artificial are o reacție bi-directională și control, ceea ce permite purtătorilor să efectueze anumite sarcini la fel ca persoanele fără dizabilități.

Dr. Marasco conduce Laboratorul pentru Integrare Bionică.

“Poate că ceea ce am fost cel mai încântați să aflăm a fost că ei au făcut judecăți, decizii și au calculat și corectat greșelile lor ca o persoană fără amputație”, a spus dr. Marasco. “Cu noul braț bionic, oamenii s-au comportat ca și cum ar fi avut o mână naturală. De obicei, aceste comportamente ale creierului sunt foarte diferite între persoanele cu și fără proteze de membre superioare.”

Testarea Brațului Bionic

Brațul bionic a fost testat pe doi participanți la studiu cu amputații de membre superioare. Indivizii au suferit anterior o reinnervare senzorială și motorie țintită, care redirecționează nervii amputați către pielea și mușchii rămași pentru a stabili o interfață neural-mașină.

Cercetătorii trebuie acum să extindă lucrarea, deoarece dimensiunea studiului a fost atât de mică.

Participanții au purtat proteza avansată în timp ce efectuau sarcini care reflectă comportamentele de bază, sau cele care necesită funcționalitatea mâinii și a brațului. Cercetătorii au evaluat apoi performanța prin instrumente de evaluare avansate și au constatat că strategiile de comportament și creier ale participanților s-au schimbat. Ei au fost apoi la fel ca cei ai unei persoane fără amputație.

Participanții au putut efectua comportamente fără a trebui să urmărească proteza și au putut corecta mai eficient greșelile.

“În ultimul deceniu sau două, progresele în domeniul protezelor au ajutat purtătorii să obțină o funcționalitate mai bună și să gestioneze viața de zi cu zi singuri”, a spus dr. Marasco. “Pentru prima dată, persoanele cu amputații de membre superioare sunt acum capabile să ‘gândească’ din nou ca o persoană cu corp intact, ceea ce oferă purtătorilor de proteze noi niveluri de reintegrare fără efort în viața de zi cu zi.”