Американським вченим вдалося поліпшити роботу керованого моторною корою протезу руки за допомогою одночасної тактильної стимуляції. Для цього вони підключили протез до двох пластин з мікроелектродами: одна розташовувалася в моторній, а інша - в соматосенсорній корі лівої півкулі головного мозку паралізованого пацієнта. Додаткова тактильна стимуляція протеза допомогла пацієнту вдвічі швидше брати і переносити предмети, а також за допомогою неї вдалося висипати кубики з однієї склянки в іншу, не впустивши жодного на стіл. Стаття опублікована в журналі.
Для дрібної моторики важливі не тільки рухи, але і отримувана сенсорна відповідь, зокрема - зобов'язання, яке допомагає визначити межі об'єкта, щільність і текстуру його поверхні, і зір, який допомагає визначити положення предмета в просторі. При повному або частковому паралічі зобов'язання недоступне, і зворотний зв'язок часто можна отримати тільки за допомогою візуальної інформації. Зрозуміло, для повного відновлення працездатності кінцівок (в першу чергу за допомогою протеза, керованого мозковою активністю) тільки зору як каналу сенсорної відповіді недостатньо, тому розробники активно шукають рішення, які б допомогли перенести в протез не тільки моторні, але і тактильні функції.
Один з таких протезів у 2016 році показали вчені під керівництвом Роберта Гонта (Robert Gaunt) з Піттсбурзького університету. Тоді вони вживили в головний мозок Нейтана Коупленда, 28-річного пацієнта з паралізованими в результаті травми шийного відділу хребта кінцівками, пластину з 32 мікроелектродів: їх розташували на соматосенсорній корі лівої півкулі. Стимуляція ділянок кори змогла частково відновити відчуття дотиків (Коупленд описував їх як покалювання, тиск або удари струму). Підключення електродів до протезу допомогло налаштувати біологічний зворотний зв'язок: завдяки стимуляції соматосенсорної кори при контакті датчиків на протезі з об'єктом Коупленду вдалося їх зав'язати.
Зараз Гонт і його колеги вирішили поєднати стимуляцію соматосенсорної кори зі стимуляцією мотороної кори - також у лівій півкулі. У корі розташували 80 додаткових мікроелектродів, які дозволили Коупленду вільно рухати протезом у просторі, а також захоплювати предмети. В результаті протез був підключений як до моторної кори, так і до соматосенсорної - і Коупленд міг одночасно рухати їм і відчувати те, до чого він торкається.
Щоб перевірити ефективність використання такого протеза, Коупленда попросили перенести кілька предметів з одного місця на інше - або з увімкненою, або вимкненою тактильною стимуляцією. Так, учаснику необхідно було підняти, перенести і опустити м'ячик, камінь, ручку з підставки і кілька кубиків різних розмірів. За допомогою протеза з підключеною тактильною стимуляцією Коупленду вдавалося виконувати завдання в середньому в два рази швидше (10,2 проти 20,9 секунди), а також він рідше роняв предмети.
У додатковому завданні Коупленда попросили підняти склянку з кубиками, пересипати їх в інший і опустити склянку - так дослідники спробували зімітувати переливання води. З увімкненою тактильною стимуляцією завдання вдалося виконати за 24 секунди; у тому ж випадку, коли стимуляція була вимкнена, це зайняло більше хвилини, а кілька кубиків висипалися зі склянки на стіл.
За словами авторів роботи, ефективність використання протеза з тактильною стимуляцією пояснюється тим, що вона дозволяє скоротити час, необхідний для того, щоб захопити об'єкт, що ще раз підтверджує важливість зобов'язання для дрібної моторики. Незважаючи на те, що використання такого протеза дозволило Коупленду виконувати прості дії з достатньою швидкістю і точністю, дослідники уточнюють, що розробка їх протеза поки що все ще знаходиться на стадії експерименту: невідомо, як мінімум, чи можна буде домогтися подібних результатів у інших пацієнтів.
Допомагає біологічний зворотний зв'язок і при використанні протеза ноги: на початку цього року швейцарські вчені з'ясували, що такий протез здається легшим, а також з ним простіше одночасно ходити і рахувати в розумі.