Protezy będą mogły przywrócić osobom z amputowaną kończyną nie tylko możliwość ruchu, ale też wrażenie dotyku i zdolność rozpoznawania struktury powierzchni. Naukowcy z Lozanny i Pizy skonstruowali sztuczny palec, który dzięki zestawowi czujników "rozpoznaje" czy dotyka gładkiej, czy szorstkiej powierzchni i po podłączeniu do włókien nerwowych pacjenta, przekazuje mu te informację. Jak twierdzą na stronie internetowego czasopisma "eLife", wrażenie jest bardzo naturalne.
Zespoły naukowców z EPFL (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne) i SSSA (Scuola Superiore Sant'Anna) pod kierunkiem Silvestro Micery i Calogero Oddo opracowały bioniczny palec, który odbiera zmiany nacisku towarzyszące przesuwaniu go po powierzchni o różnej strukturze i przetwarza je na impulsy elektryczne. Impulsy te, w postaci analogicznej do naturalnych, były przekazywane pacjentowi, Dennisowi Aabo Sørensenowi, z pomocą przewodów, chirurgicznie podłączonych do włókien nerwowych w kikucie przedramienia.
Pacjent przekonuje, że jego wrażenia są bardzo realne. Stymulacja daje wrażenie, jakbym dotykał tej powierzchni moją własna ręką - mówi Sørensen. Ja wciąż czuję odjętą mi rękę, mam wrażenie, że jest zaciśnięta w pięść. Tym razem odczuwałem strukturę powierzchni jakbym dotykał ją palcem wskazującym tej reki - dodaje.
Co istotne, impulsy płynące z czujnika można przekazywać także bezprzewodowo, bez potrzeby zabiegu chirurgicznego, z pomocą elektrod przyłożonych do skóry. To sprawia, że dalsze badania tej technologii będą mogły być prowadzone także z udziałem osób zdrowych.
Sørensen to pierwsza osoba na świecie, która z pomocą takiego urządzenia była w stanie rozpoznawać strukturę powierzchni. W trakcie testów z jego udziałem, dokładność oceny, czy bioniczny palec przesuwa się po gładkiej, czy szorstkiej powierzchni, sięgała 96 proc. W przypadku testów z osobami zdrowymi, którym impulsy elektryczne przekazywano bez chirurgicznego połączenia z włóknami nerwowymi, dokładność sięgała 77 proc.
Poziom realizmu wrażeń oceniano nie tylko na podstawie subiektywnej oceny Dennisa Aabo Sørensena i innych uczestniczących w eksperymencie osób. Badano też zapis fal mózgowych u osób, które oceniały strukturę powierzchni z pomocą własnego palca, albo z pomocą palca bionicznego. Zapisy EEG, zbierane z pomocą specjalnych, zakładanych na głowę czepków z elektrodami, były w obu przypadkach analogiczne.
Nasza praca łączy nauki podstawowe i inżynieryjne, pomaga w lepszym rozumieniu mechanizmów nerwowych istotnych dla zmysłu dotyku - mówi Calogero Oddo z BioRobotics Institute przy SSSA. Mamy nadzieję wykorzystać te wiedzę przy budowie robotów, których sztuczny dotyk przyda się w chirurgii, produkcji, czy działaniach ratunkowych - dodał.