За първи път учените позволиха на човек с ампутирани крайници да усети температурата чрез протезата на ръката си, преминавайки това, което според изследователите е едно от последните препятствия пред способността да се насити протезата с пълния спектър от сетива, налични в човешкия крайник.
Екипът постигна това постижение чрез имплантиране на малко устройство в протезната ръка на пациента. Това включва температурен сензор, който е поставен на върха на показалеца и е свързан с апарат или термод, свързан с това, което е останало от ръката на пациента. Това създава верига за обратна връзка, в която температурните промени, открити от сензора, се предават на пациента Централна нервна система; на мозък след това интерпретира температурните промени като „усещани“ в липсващата ръка.
Фабрицио, 57-годишен мъж от Италия, чието фамилно име не се разкрива от съображения за поверителност, е имал ампутация на дясната ръка под лакътя, когато е бил на 20 години и е първият човек, получил новото устройство. В продължение на повече от година той участва в лабораторни експерименти, които в крайна сметка демонстрираха температурните усещащи способности на неговия модифициран протезен крайник.
В един експеримент, например, Фабрицио успешно разграничава визуално идентични бутилки с вода, които варират от 104 градуса по Фаренхайт (40 градуса по Целзий) до 68 F (20 C). Той правилно различаваше температурите всеки път, когато използваше новото устройство, в сравнение с 33% от времето, когато то беше изключено.
В друг тест той сортира метални кубчета с различни температури много по-бързо с устройството, отколкото без него. Друг път, докато е със завързани очи, Фабрицио прави разлика между човешка ръка и протезна ръка само като ги ръга – в 80% от тестовете с устройството, в сравнение с 60% без устройството.
Свързани: Най-старата регистрирана медицинска ампутация е извършена на дете от каменната ера в Борнео преди 31 000 години
Изследователите зад новото устройство описаха откритията си в статия, публикувана в петък (9 февруари) в списанието с. Те казват, че изобретението изпълнява едновременно полезна функция и може да направи живота на хората с ампутирани крайници по-приятен.
„Склонни сме да подценяваме значението на ръката като начин за ефективно взаимодействие с други хора“, Силвестро Мицерасъавтор на изследването и професор по транслационно невроинженерство в Швейцарския федерален технологичен институт в Лозана, каза за Live Science.
„Това, което беше наистина страхотно да се види, беше, че Фабрицио веднъж случайно беше докоснат от ръката на един от студентите [in the lab] и той каза: „Уау, това е човешко“, каза Мицера. „Така че страхотното е, че можете да получите усещането, че докосвате друго човешко същество.“
През годините, напредък в технологиите са подобрили способността за усещане на допир на протезните крайници. Възприемането на температурата обаче е предизвикателство да се възпроизведе изкуствено.
През 2023г, Micera и колеги откриха, че хората, на които са премахнати части от ръцете, все още могат да открият различни температури, приложени към кожата на остатъчните им крайници. Също така е добре известно, че хората с ампутирани крайници често продължават да усещат изгубения си крайник, сякаш все още е там – феномен, наречен „фантомен крайник.“
Екипът разработи начин да се възползва от това оставащо усещане и след това вгради тази технология в търговски протезен крайник. Ето защо те тестваха устройството с Фабрицио, който вече имаше протеза и също беше участвал в първоначалното проучване от 2023 г.
„Красотата“ на устройството, каза Мицера, е, че не е необходимо да сменяте протезния крайник на ампутиран. Теоретично той може да бъде интегриран във всяка търговска протеза, без да се налага операция за инсталирането му. Устройството също се захранва от батерии, така че не е необходимо да се включва, което го прави по-лесно за носене.
„Необходими са устройства, които създават по-естествени начини пациентите да взаимодействат с околната среда“, Йерун Бергман, доцент по инженерни науки в Оксфордския университет в Обединеното кралство, който не е участвал в изследването, каза пред Live Science в имейл. „Тази работа показва обещаващ подход за справяне с тази нужда, но е необходима още работа, за да стане това наистина подходящо за приложение в реалния свят“, каза той.
Уорън Грил, професор по биомедицинско инженерство в университета Дюк в Северна Каролина, който също не е участвал в изследването, повтори коментарите на Бергман. Той каза на Live Science в имейл, че констатациите са „вълнуващ напредък в разработването на сензорна протеза“, но са необходими повече изследвания в ежедневна среда.
Такава оценка ще даде повече представа за предимствата, които устройството може да предложи на пациентите, Lean Jabbanпреподавател по електронно и електроинженерство в университета в Бат в Обединеното кралство, който също не е участвал в изследването, каза пред Live Science в отделен имейл.
Екипът сега усъвършенства устройството – например, те искат да видят как ефективността му може да бъде повлияна от фактори като температура на въздуха и влажност. Скоро те се надяват да разработят протеза, която възстановява цялото усещане, което може да се усети в човешката ръка и което може да се използва у дома. Те имат за цел първоначално да тестват устройството при двама доброволци.
„Надяваме се, че след три години ще има двама души, които ще получат тези протези у дома завинаги, с възможността да получат цялото усещане, което обикновено имаме всеки ден от естествената си ръка“, каза Мицера.
Някога се чудите защо някои хора изграждат мускули по-лесно от други или защо луничките излизат на слънце? Изпратете ни вашите въпроси за това как функционира човешкото тяло [email protected] с тема „Health Desk Q“ и може да видите отговор на въпроса си на уебсайта!