В большинстве протезов рук, управляемых мыслью, электроды вживляются в культю руки или даже в мозг. Когда человек думает о том, чтобы пошевелить пальцами руки в определённом направлении, электроды улавливают нервные сигналы, идущие от мозга к руке. Встроенная электроника преобразует эти сигналы в команды, которые передаются сервоприводам руки, заставляя пальцы двигаться так, как нужно.
Под руководством профессора Кристиана Чиприани учёные из итальянской Школы Сант-Анна (Scuola Superiore Sant'Anna) задались целью разработать более простую и в то же время более эффективную альтернативу. Получившаяся система была опробована на 34-летнем испытуемом по имени Дэниел, который потерял левую руку в результате несчастного случая в сентябре 2022 года.
Используя снимки МРТ и электромиографию (мониторинг электрической активности в мышечной ткани), учёные начали с определения того, как сокращались мышцы культи левой руки Дэниела, когда он думал о том, чтобы пошевелить пальцами отсутствующей конечности. Отчасти Дэниел подходил на роль реципиента потому, что уже испытывал фантомные ощущения – распространённое явление, при котором ампутанты продолжают ощущать присутствие отсутствующей конечности.
Основываясь на своих наблюдениях, исследователи имплантировали шесть небольших магнитов, каждый размером всего в несколько миллиметров, в некоторые из ключевых мышц. Затем Дэниелу установили протез руки Mia-Hand, включающий манжету из углеродного волокна, которая надевалась на его культю.
Когда мышцы руки сокращались в ответ на его мысли о движении пальцев, датчики магнитного поля в манжете фиксировали соответствующие движения установленных магнитов. В зависимости от того, какие магниты/мышцы двигались в ту или иную сторону, пальцы руки побуждались к соответствующим движениям.
В ходе проведённых тестов Дэниел использовал руку для открытия банки, использования отвёртки, закрытия сумки на молнии, резки ножом, а также для поднятия и перемещения различных предметов. Он также смог регулировать силу захвата при работе с хрупкими изделиями.
«Испытания на первом пациенте прошли успешно», – говорит профессор Чиприани. «Мы готовы распространить эти результаты на более широкий спектр случаев ампутации».
Статья об этом исследовании, которое является частью проекта MYTI Европейского исследовательского совета, была недавно опубликована в журнале Science Robotics. На видео ниже можно увидеть, как Дэниел управляет своей новой рукой.
Ещё по теме: