Nagy lépés az érző protézisek megalkotása felé

Sokszor bele sem gondolunk, mennyi mindenre használjuk a kezünket: a zöldségüzletben megnyomkodjuk a gyümölcsöket, hogy tudjuk, érettek-e, megvakarjuk a kutyánk füle tövét, hogy örömet okozzunk neki, és kézfogáskor is az érzések alapján következtetünk a másik ember személyiségére. Ezek mind olyan dolgok, amelyekre a végtagjaikat elvesztett embertársaink nem képesek.

A CU Boulder orvosbiológiai mérnöke, Jacob Segil azon dolgozik, hogy visszaadja ezt a tapintási érzést az amputált emberek számára, ideértve az iraki és afganisztáni háborúk veteránjait is.

Segil, az Engineering Plus Program oktatója és a CU Boulder Transzlációs Kutatási Központjának programigazgatója a tudományos fantasztikus regényekbe illő határokat feszeget az új technológiával, amelyen dolgozik. Hosszú távú erőfeszítéseinek egyike olyan mesterséges végtagok tervezése, amelyek egy napon lehetővé teszik, hogy az amputált emberek érezzék a világ rezdüléseit különböző elektronikus érzékelőkön keresztül. Valahogy úgy, mint amikor Luke Skywalker megrándult, amikor a robotkezéhez nyúltak.

„Az én szakmámban az emberi kéz jelenti az arany standardot. Megpróbáljuk teljes egészében rekreálni az emberi végtagot, de még mindig messze vagyunk a végeredménytől” – mondta el Segil a Colorado Egyetem oldalán megjelent riportban.

Bár a valódi biológiai kéz megalkotásától talán messze járnak, de még így is sokkal közelebb, mint ahogy a legtöbben gondolnák. A Case Western Reserve University és a VA vezetésével Segil és kollégái egyedülálló „idegi felületet” használtak egy kísérletben, mely során kisszámú amputált személy számára sikeresen visszaállították az érintésérzetet a hiányzó ujjaikban. Egy új tanulmányban, amelyet ebben a hónapban publikáltak a Scientific Reports folyóiratban, a csoport bebizonyította, hogy mennyire hatékony lehet ez az érzékszervi helyreállítási technológia.

Segil orvos családban nőtt fel, és már kicsi korában is lenyűgözte az az elképzelés, hogy az emberi testet mint gépet tanulmányozza – egy nagyon bonyolult, komplex gépezetként. „Valójában csak egy csomó huzal és működtető eszköz a tested, egy hatalmas mikroprocesszorral a fejedben” – jegyzi meg.

Ez az érdeklődés vezetett a gépészmérnöki doktori fokozatának megszerzéséhez a CU Bouldernél, és posztdoktori kutatási pozíciójához is. Segil együtt dolgozott Dustin Tyler orvosbiológiai mérnökkel Clevelandben, ahol az érző protézisek előnyeit vizsgálták. A 2000-es években Tyler feltalált egy módszert az emberi idegrendszer hővezetésére. Interfésze, amelyet „idegmandzsetta elektródnak” neveztek el, körülveszi az idegeket, és elektronikus impulzusokkal rögzíti őket. Ha ezeket a jeleket pontosan lemásolják, és sikeresen továbbítódnak az agyba, akkor ugyanolyan érzést váltanak ki, mint az eredeti testrész által keltett impulzusok.

„Mivel még az előtt bekapcsolódunk a rendszerbe, mielőtt az agyba érnének az impulzusok, az agy nem tudja, hogy az ujjból származik-e az inger vagy a műszereinkből” – mondta Tyler, a Case Western professzora és a VA kutatója.

A mai napig csak négy betegnél végezték el az érzékszervi visszacsatoláshoz szükséges műtétet, de a projekt hatalmas áttörést jelent a protézisek terén. Habár a mesterséges kezek az utóbbi években tovább fejlődtek a csúcstechnológiában, sok amputált személy még mindig úgy dönt, hogy nem használja őket – főleg azért, mert ezek az eszközök egész egyszerűen nem elég jók.

A protézisek nagy része ugyanis testidegen érzést kelt, amit sokan nem tudnak megszokni. Gyakorlatilag ugyanúgy működnek, mint a teniszütő egy teniszező kezében. A nemrégiben közzétett esettanulmányban Segil és kollégái azt vizsgálták, hogy a protetikumok érzékelése – az ember testének értelmes részévé válva – vajon többet érnek-e.

A kutatók egy önkéntessel, egy 40 éves férfival dolgoztak együtt, aki hat évvel korábban elvesztette az egyik karját könyök alatt. Neurális interfészükkel az érzékelési információk különböző mintáit táplálták az általuk fejlesztett, a férfi elől eltakart eszközbe – és ezzel együtt a kezelt agyába, például azt utánozva, mintha az alany felemelne egy érmét. A csoport ezt követően arra kérte a férfit, hogy válassza ki egy hételemű listából, milyen pozícióban volt a „keze”. Gyakorlással a férfi képes volt felismerni a hét testhelyzetet akár 95%-os pontossággal. Bár a kutatók még távol vannak az igazi kéz reprodukálásától, ez kétségkívül ígéretes kezdet.

Hegyi Heni/NEW technology magazin