И чувствовать спешит
Протез кисти научили на ощупь определять размер и текстуру предметов
Задача исследования, очередной этап которого только что закончили Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ), компания «Моторика» и Сколтех,— научить искусственную руку чувствовать как живая. Уже около десятка пациентов испытали на себе возможность, не глядя, понимать, какой предмет им дали подержать в искусственную кисть. Исследователи рассказали Русфонду, как это возможно.
Выглядит это странно. Как в наивной фантастике середины прошлого века о технологиях будущего. Мужчина с завязанными глазами сидит за столом, положив культю левой руки на колени. Его искусственная кисть вовсе не надета на культю, а стоит на столе отдельно. Второй человек — это исследователь — поочередно вкладывает в кисть цилиндры разной толщины, и протез по его сигналу сжимается. Задача испытуемого — угадать толщину цилиндра. Как? От кисти тянутся к культе какие-то проводки…
Протез стоит отдельно не просто так, объясняет мне исследователь. Испытуемому надо сосредоточиться. Если он сам будет орудовать кистью, внимание распылится. А так оно полностью поглощено электрическими импульсами, которые бегут от датчиков на кисти к его нервным окончаниям.
Технологии протезного производства прогрессируют, но все команды и импульсы идут в одну сторону — от человека к искусственной конечности. Между тем связь от протеза к человеку могла бы сильно улучшить качество жизни, ведь даже самым навороченным протезом ничего нельзя ощупать.
— При переключении скорости инвалиду надо отвлечься от дороги, это неудобно и небезопасно,— приводит пример Юрий Матвиенко, директор департамента нейротехнологий «Моторики».
Совместный проект компании, Медицинского центра ДВФУ и Сколтеха начался в 2021 году. Для исследования берут пациентов-добровольцев, которые страдают фантомными болями. Давно существует технология их купирования с помощью электрических сигналов, подаваемых на нервы через вживленные электроды, а здесь электроды использовали и для налаживания обратной связи.
Как сообщить мозгу о размерах, жесткости, температуре предмета? Для этого есть рецепторы разного типа. Например, проприорецепторы сигнализируют о взаимном расположении частей тела. В протезе кисти их работу выполняет угломер — сообщает, насколько согнуты пальцы. Точно повторить сигналы рецепторов невозможно — их много, они плохо изучены, у каждого человека они свои. Поэтому, хоть некоторые закономерности уже удалось выявить, сигналы подбирают методом проб и ошибок.
— Мы меняем амплитуду, другие параметры, а пациент говорит: «Сейчас я чувствую прикосновение, а сейчас — сжатие пальцев»,— объясняет нейрохирург из Медцентра ДВФУ Артур Биктимиров.
На первом этапе двух пациентов научили различать протезом большой цилиндр и маленький. На следующих этапах расширилась гамма протезов, различать стали уже три размера и мягкое/твердое.
— Сейчас закончился четвертый этап,— говорит Матвиенко.— Есть интересные результаты, но они в обработке, расскажем о них в апреле-мае.
До серийного производства чувствующего протеза от «Моторики» — годы. В других странах примерно так же. Зато всюду ведутся исследования: добровольцы, соответствующие определенным критериям, могут в них включиться, набор идет постоянно. Участники, говорит Матвиенко, бывают просто ошарашены результатами. Вернуть потерянную руку, пусть ненадолго,— такое бывает только во сне. Подробнее о том, как сон становится явью, читайте на сайте Русфонда.
Весь сюжет rusfond.ru/issues/1120