Cinta dalam prostetik

Kadal dapat beregenerasi setelah kehilangan ekornya, dan kepiting dapat beregenerasi setelah kehilangan kakinya, tetapi dibandingkan dengan hewan yang tampaknya "primitif" ini, manusia telah kehilangan banyak kemampuan untuk beregenerasi selama proses evolusi. Kemampuan untuk meregenerasi anggota badan pada orang dewasa hampir nol, kecuali bayi yang dapat beregenerasi ketika kehilangan ujung jarinya. Akibatnya, kualitas hidup mereka yang kehilangan anggota tubuh karena kecelakaan atau penyakit dapat sangat terpengaruh, dan menemukan pengganti biologis telah menjadi pilihan penting bagi dokter untuk meningkatkan kehidupan orang yang diamputasi.

Sejauh Mesir kuno, ada catatan kaki palsu. Dalam "The Sign of the Four" karya Conan Doyle, ada juga deskripsi tentang seorang pembunuh yang menggunakan kaki palsu untuk membunuh orang.

Prostetik semacam itu, bagaimanapun, memberikan dukungan sederhana tetapi tidak mungkin secara signifikan meningkatkan pengalaman hidup orang yang diamputasi. Prostetik yang baik harus dapat mengirimkan sinyal ke dua arah: di satu sisi, pasien dapat mengontrol prostetik secara mandiri; Di sisi lain, anggota tubuh palsu harus mampu mengirim sensasi ke korteks sensorik otak pasien, seperti anggota tubuh alami dengan saraf, memberi mereka rasa sentuhan.

Studi sebelumnya telah berfokus pada decoding kode otak untuk memungkinkan subjek (monyet dan manusia) untuk mengontrol lengan robot dengan pikiran mereka. Tetapi penting juga untuk memberi arti pada prostetik. Proses yang tampaknya sederhana seperti menggenggam melibatkan umpan balik yang kompleks, karena kita secara tidak sadar menyesuaikan kekuatan jari-jari kita sesuai dengan perasaan tangan kita, sehingga kita tidak melepaskan atau mencubitnya terlalu keras. Sebelumnya, pasien dengan tangan palsu harus mengandalkan mata mereka untuk menentukan kekuatan benda. Dibutuhkan banyak perhatian dan energi untuk melakukan hal-hal yang dapat kita lakukan dengan cepat, tetapi itupun sering merusak sesuatu.

Pada tahun 2011, Duke University melakukan serangkaian percobaan pada monyet. Mereka meminta monyet menggunakan pikiran mereka untuk memanipulasi lengan robot virtual untuk menangkap objek dari bahan yang berbeda. Lengan virtual mengirimkan sinyal yang berbeda ke otak monyet ketika menemukan bahan yang berbeda. Setelah pelatihan, monyet dapat memilih bahan tertentu dengan benar dan menerima hadiah makanan. Ini bukan hanya demonstrasi awal kemungkinan memberikan prostetik rasa sentuhan, tetapi juga menunjukkan bahwa monyet dapat mengintegrasikan sinyal taktil yang dikirim oleh otak prostesis dengan sinyal kontrol motorik yang dikirim oleh otak ke prostesis, memberikan perasaan penuh. jangkauan umpan balik dari sentuhan hingga sensasi untuk mengontrol pemilihan lengan berdasarkan sensasi.

Eksperimen tersebut, meskipun bagus, murni neurobiologis dan tidak melibatkan kaki palsu yang sebenarnya. Dan untuk melakukan itu, Anda harus menggabungkan neurobiologi dan teknik elektro. Pada bulan Januari dan Februari tahun ini, dua universitas di Swiss dan Amerika Serikat menerbitkan makalah secara independen menggunakan metode yang sama untuk memasang prostetik sensorik pada pasien eksperimental.

Pada bulan Februari, para ilmuwan di Ecole Polytechnique di Lausanne, Swiss, dan lembaga lainnya, melaporkan penelitian mereka dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Science Translational Medicine. Mereka memberi subjek berusia 36 tahun, Dennis Aabo S? Rensen, dengan 20 situs sensorik di tangan robot yang menghasilkan sensasi berbeda.

Seluruh prosesnya rumit. Pertama, dokter di Rumah Sakit Gimili Roma menanamkan elektroda di dua saraf lengan Sorensen, saraf median dan ulnaris. Saraf ulnaris mengontrol jari kelingking, sedangkan saraf median mengontrol jari telunjuk dan ibu jari. Setelah elektroda ditanamkan, dokter secara artifisial merangsang saraf median dan ulnaris Sorensen, memberinya sesuatu yang sudah lama tidak dia rasakan: dia merasakan tangannya yang hilang bergerak. Yang berarti tidak ada yang salah dengan sistem saraf Sorensen.

Para ilmuwan di Ecol Polytechnique di Lausanne kemudian memasang sensor ke tangan robot yang dapat mengirim sinyal listrik berdasarkan kondisi seperti tekanan. Akhirnya, para peneliti menghubungkan lengan robot ke lengan Sorensen yang terputus. Sensor di tangan robot menggantikan neuron sensorik di tangan manusia, dan elektroda yang dimasukkan ke dalam saraf menggantikan saraf yang dapat mengirimkan sinyal listrik di lengan yang hilang.

Setelah menyiapkan dan men-debug peralatan, para peneliti melakukan serangkaian tes. Untuk mencegah gangguan lain, mereka menutup mata Sorensen, menutupi telinganya dan membiarkannya menyentuh hanya dengan tangan robot. Mereka menemukan bahwa Sorensen tidak hanya bisa menilai kekerasan dan bentuk benda yang disentuhnya, tetapi juga membedakan berbagai bahan, seperti benda kayu dan kain. Terlebih lagi, manipulator dan otak Sorensen terkoordinasi dengan baik dan responsif. Jadi dia dapat dengan cepat menyesuaikan kekuatannya ketika dia mengambil sesuatu dan menjaganya tetap stabil. "Ini mengejutkan saya karena TEPAT saya bisa merasakan sesuatu yang tidak saya rasakan selama sembilan tahun terakhir," kata Sorensen dalam sebuah video yang disediakan oleh Ecole Polytechnique di Lausanne. "Ketika saya menggerakkan lengan saya, saya bisa merasakan apa yang saya lakukan alih-alih melihat apa yang saya lakukan."

Penelitian serupa dilakukan di Case Western Reserve University di Amerika Serikat. Subjek mereka adalah Igor Spetic, 48, dari Madison, Ohio. Dia kehilangan tangan kanannya ketika sebuah palu jatuh padanya saat membuat suku cadang aluminium untuk mesin jet.

Teknik yang digunakan oleh para peneliti Case Western Reserve University kira-kira sama dengan teknik yang digunakan di ECOLE Polytechnique di Lausanne, dengan satu perbedaan penting. Elektroda yang digunakan di Ecole Polytechnique di Lausanne menusuk neuron di lengan Sorensen ke dalam akson; Elektroda di Case Western Reserve University tidak menembus neuron, melainkan mengelilingi permukaannya. Yang pertama dapat menghasilkan sinyal yang lebih tepat, memberi pasien perasaan yang lebih kompleks dan bernuansa.

Tetapi melakukan hal itu memiliki risiko potensial untuk elektroda dan neuron. Beberapa ilmuwan khawatir bahwa elektroda invasif dapat menyebabkan efek samping kronis pada neuron, dan elektroda akan kurang tahan lama. Namun, para peneliti di kedua institusi yakin mereka dapat mengatasi kelemahan pendekatan mereka. Spiderdick juga menghasilkan rasa pemisahan yang cukup tepat dari amplas, bola kapas, dan rambut. Para peneliti di Ecole Polytechnique di Lausanne, bagaimanapun, mengatakan mereka yakin akan daya tahan dan stabilitas elektroda invasif mereka, yang berlangsung antara sembilan dan 12 bulan pada tikus.

Namun, masih terlalu dini untuk menempatkan penelitian ini di pasar. Selain daya tahan dan keamanan, kenyamanan prosthetics sensorik masih jauh dari cukup. Sorenson dan Specdick tinggal di lab sementara prostetik sedang dipasang. Tangan mereka, dengan banyak kabel dan gadget, tidak terlihat seperti anggota tubuh bionik fiksi ilmiah. Silvestro Micera, seorang profesor di Ecole Polytechnique di Lausanne yang mengerjakan penelitian ini, mengatakan akan membutuhkan beberapa tahun sebelum prosthetics sensorik pertama, yang terlihat seperti yang normal, dapat meninggalkan laboratorium.

"Saya senang melihat apa yang mereka lakukan. Saya harap ini membantu orang lain. Saya tahu sains membutuhkan waktu lama. Jika saya tidak bisa menggunakannya sekarang, tetapi orang berikutnya bisa, itu bagus."

news

Waktu posting: 14 Agustus-2021