Электронная кожа позволит людям с протезами вновь почувствовать боль

29.06.2018

До 20-го века, носить протезную конечность было не так уж и круто. Они часто были громоздкими деревянными приспособлениями с одинаковой формой и функцией, которые не соответствовали их естественным аналогам. Однако сегодня у нас есть протезирование, которое мы можем контролировать силой мысли, предсказывать движение.

Тем не менее, даже самые продвинутые протезы имеют возможности для дальнейшей модернизации. Они до сих пор не дают носителю массу информаци о том, чего они касаются - никакой температуры, никаких тактильных ощущуений. Вот почему исследователи из Университета Джона Хопкинса создали новую электронную дерму (e-dermis). При нанесении поверх протезного устройства эта искусственная кожа позволяет имитировать боль и другие ощущения в их недостающей конечности. Исследователи опубликовали свое исследование в среду в журнале Science Robotics.

Чтобы создать электронный скин, который функционирует как человеческая кожа, исследователи начали поиск - где же еще? - на коже человека. Они отметили, что наша кожа содержит сеть рецепторов, которые передают различные ощущения мозгу, сообщая нам, о том, чего мы касаемся, является предмет острым или гладким, горячим или холодным, твердым или мягким и так далее.

Они разработали свое устройство для передачи двух особых ощущений: кривизны объекта и его остроты. Они сконструировали электронную кожу из комбинации ткани и резины, добавив в слои датчики для имитации рецепторов в коже человека. Эти рецепторы могли обнаруживать ощущения объекта - например, остроту, - и затем посылать эти ощущения на периферические нервы в культе конечности через провода.

Чтобы выяснить, какая информация должна отправить устройство пользователю, исследователи использовали метод подкожной стимуляции электрического нерва (TENS), чтобы стимулировать периферические нервы в остаточной конечности и задавать то, что они должны чувствовать в своей несуществующей,фантомной конечности.

Например, скажем, что определенный уровень TENS в одном месте на остаточной конечности вызвал ощущение фантомной боли в несуществующем пальце .

Они обнаружили активность мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), и подтвердили, что этот процесс стимулировал фантомную конечность.

По сути, исследователи научили их электронную кожу электронным образом кодировать различные ощущения, как это делает человеческая кожа. Это один из способов, который может быть реально полезен для людей с ограниченными возможностями. Электронная кожа может сделать протезы более "живыми", защищая их от повреждений.

«Спустя много лет я почувствовал, что моя рука, снова наполнена жизнью», - сказал один из добровольцев Лук Осборн, соавтор исследования. «Я могу различать боль и не-боль, не думая,но инстинктивно понимая, что моя рука в опасности».

В конце концов, e-dermis может даже помочь нам дать роботам возможность «ощущать» ощущения по-человечески, отмечают исследователи в пресс-релизе.