Hagedissen kinne regenerearje nei't se har sturt ferlern hawwe, en krabben kinne regenerearje nei't se har fuotten ferlern hawwe, mar yn ferliking mei dizze skynber "primitive" bisten binne minsken yn 'e rin fan' e evolúsje in protte fan 'e fermogen om te regenerearjen ferlern. De mooglikheid om ledematen te regenerearjen by folwoeksenen is hast nul, mei útsûndering fan poppen dy't kinne regenerearje as se har fingertoppen ferlieze. As gefolch, de kwaliteit fan it libben fan dyjingen dy't ferlieze ledematen troch ûngelok of sykte kin sterk beynfloede, en it finen fan biologyske ferfanging hat west in wichtige opsje foar dokters te ferbetterjen it libben fan amputees.
Sa fier werom as it âlde Egypte, binne d'r records west fan keunstmjittige ledematen. Yn Conan Doyle's "The Sign of the Four" is ek in beskriuwing fan in moardner dy't prostetyske ledematen brûkt om minsken te deadzjen.
Sokke prothetiken jouwe lykwols ienfâldige stipe, mar sille de libbensûnderfining fan in amputee net signifikant ferbetterje. Goede protheses moatte sinjalen yn beide rjochtingen stjoere kinne: oan 'e iene kant kin de pasjint de prosthetyk autonoom kontrolearje; Oan 'e oare kant soe in prostetyske lid sensaasjes nei de sintúchlike cortex fan' e harsens fan 'e pasjint moatte kinne stjoere, krekt as in natuerlik lid mei senuwen, wêrtroch't se in gefoel fan berik jaan.
Foarige stúdzjes hawwe rjochte op it dekodearjen fan harsenskoades om ûnderwerpen (apen en minsken) te tastean robotyske earms mei har geast te kontrolearjen. Mar it is ek wichtich om de prothetyk in sin te jaan. In skynber ienfâldich proses lykas gripen omfettet komplekse feedback, om't wy de krêft fan ús fingers ûnderbewust oanpasse neffens hoe't ús hannen fiele, sadat wy dingen net glide of te hurd knype. Earder moasten pasjinten mei prosthetyske hannen op har eagen fertrouwe om de sterkte fan objekten te bepalen. It kostet in soad oandacht en enerzjy om dingen te dwaan dy't wy kinne dwaan op 'e flecht, mar sels dan brekke se faak dingen.
Yn 2011 die Duke University in searje eksperiminten op apen. Se lieten apen har geast brûke om firtuele robotyske earms te manipulearjen om objekten fan ferskate materialen te gripen. De firtuele earm stjoerde ferskate sinjalen nei it brein fan 'e aap doe't it ferskate materialen tsjinkaam. Nei de training koene de apen in bepaald materiaal korrekt kieze en in itenbeleanning krije. Dit is net allinich in foarriedige demonstraasje fan 'e mooglikheid om prosthetics in gefoel fan oanrekking te jaan, mar it suggerearret ek dat apen de tactile sinjalen kinne yntegrearje dy't troch it protheseharsens ferstjoerd wurde mei de motorkontrôlesignalen dy't troch it harsens nei de prosthesis stjoerd wurde, en jouwe in folsleine berik fan feedback fan oanrekking oant sensaasje om earmseleksje te kontrolearjen basearre op sensaasje.
It eksperimint, hoewol it goed wie, wie suver neurobiologysk en befette gjin wirklike prostetyske limb. En om dat te dwaan, moatte jo neurobiology en elektrotechnyk kombinearje. Yn jannewaris en febrewaris fan dit jier, twa universiteiten yn Switserlân en de Feriene Steaten publisearre papers ûnôfhinklik mei help fan deselde metoade te heakjen sensory prosthetics oan eksperimintele pasjinten.
Yn febrewaris melde wittenskippers oan 'e Ecole Polytechnique yn Lausanne, Switserlân, en oare ynstellingen har ûndersyk yn in papier publisearre yn Science Translational Medicine. Se joegen in 36 jier âld ûnderwerp, Dennis Aabo S? Rensen, mei 20 sintúchlike plakken yn 'e robotyske hân dy't ferskate sensaasjes produsearje.
It hiele proses is yngewikkeld. Earst, dokters yn Rome's Gimili Sikehûs ymplanteare elektroden yn Sorensen's twa earmnerven, de mediaan en ulnarnerven. De ulnarnerv kontrolearret de lytse finger, wylst de medianus de wiisfinger en tomme kontrolearret. Nei't de elektroden ymplantearre wiene, stimulearren dokters Sorensen syn mediaan en ulnaris keunstmjittich, en joegen him wat dat hy in lange tiid net fielde: hy fielde syn ûntbrekkende hân bewege. Wat betsjut dat d'r neat mis is mei it senuwstelsel fan Sorensen.
Wittenskippers fan 'e Ecol Polytechnique yn Lausanne hechten doe sensoren oan 'e robothân dy't elektryske sinjalen stjoere kinne op basis fan betingsten lykas druk. Uteinlik ferbûnen de ûndersikers de robotyske earm oan Sorensen's ôfsketten earm. Sensors yn 'e robotyske hân nimme it plak fan sensory neuroanen yn' e minsklike hân, en elektroden ynfoege yn 'e nerven ferfange de nerven dy't elektryske sinjalen yn' e ferlerne earm kinne oerbringe.
Nei it ynstellen en debuggen fan 'e apparatuer hawwe de ûndersikers in searje tests útfierd. Om oare ôfliedingen foar te kommen, hawwe se Sorensen blyndoekt, syn earen bedutsen en him allinnich mei de robothân oanrekke. Se fûnen dat Sorensen net allinich de hurdens en foarm fan 'e objekten dy't hy oanrekke koe beoardielje, mar ek ûnderskied meitsje koe tusken ferskate materialen, lykas houten objekten en stoffen. Wat mear is, de manipulator en Sorensen's harsens binne goed koördinearre en reagearje. Sa kin er syn krêft gau oanpasse as er wat oppakt en fêsthâlde. "It fernuvere my, om't ik ynienen wat koe fiele dat ik de lêste njoggen jier net fielde," sei Sorensen yn in fideo levere troch de Ecole Polytechnique yn Lausanne. "Doe't ik myn earm beweech, koe ik fiele wat ik die yn plak fan te sjen wat ik die."
In soartgelikense stúdzje waard dien oan 'e Case Western Reserve University yn' e Feriene Steaten. Harren ûnderwerp wie Igor Spetic, 48, fan Madison, Ohio. Hy ferlear syn rjochterhân doe't in hammer op him foel by it meitsjen fan aluminiumûnderdielen foar strielmotoren.
De technyk brûkt troch de ûndersikers fan 'e Case Western Reserve University is sawat itselde as de technyk brûkt by ECOLE Polytechnique yn Lausanne, mei ien wichtich ferskil. De elektroden brûkt by de Ecole Polytechnique yn Lausanne trochboren de neuroanen yn Sorensen syn earm yn 'e axon; De elektroden oan 'e Case Western Reserve University penetrearje net it neuron, mar omfetsje ynstee it oerflak. De eardere kin krekter sinjalen produsearje, wêrtroch pasjinten kompleksere en nuansearre gefoelens jaan.
Mar it dwaan hat potinsjele risiko's foar sawol de elektroden as de neuroanen. Guon wittenskippers meitsje har soargen dat de invasive elektroden chronike side-effekten kinne feroarsaakje op 'e neuroanen, en dat de elektroden minder duorsum binne. Undersikers by beide ynstellingen binne lykwols der wis fan dat se de swakkens fan har oanpak kinne oerwinne. De Spiderdick produseart ek in frij krekt gefoel fan skieding fan skuorpapier, katoenen ballen en hier. De ûndersikers fan 'e Ecole Polytechnique yn Lausanne seine lykwols dat se fertrouwen wiene yn' e duorsumens en stabiliteit fan har invasive elektrodes, dy't tusken njoggen en 12 moannen duorre yn rotten.
Noch altyd is it te betiid om dit ûndersyk op 'e merke te setten. Neist duorsumens en feiligens is it gemak fan sintúchlike prosthetics noch lang net genôch. Sorenson en Specdick bleaunen yn it laboratoarium wylst de prosthetics waarden ynrjochte. Har hannen, mei in protte triedden en gadgets, lykje neat op de bionyske ledematen fan science fiction. Silvestro Micera, in heechlearaar oan 'e Ecole Polytechnique yn Lausanne dy't wurke oan 'e stúdzje, sei dat it ferskate jierren duorje soe foardat de earste sintúchlike prothetiken, dy't krekt as normale lykje, it laboratoarium ferlitte kinne.
"Ik bin benijd om te sjen wat se dogge. Ik hoopje dat it oaren helpt. Ik wit dat de wittenskip lang duorret. As ik it no net brûke kin, mar de folgjende persoan kin, dan is dat geweldich."
Post tiid: Aug-14-2021