Создан бионический протез ноги, управляемый нервной системой

Ученые проследили за тем, как меняется электрическая активность мышц здоровых рук и ног при совершении движений и действий. Рубрика "Нейроинженерия".

Американские учёные и инженеры разработали бионический протез ноги, с которым нервная система человека может взаимодействовать тем же образом, каким она контролирует движение мышц и связок реальных человеческих конечностей и ощущает их положение в пространстве. Результаты описаны в статье в журнале Nature Medicine.

Bionic leg moves like a natural limb — without conscious thought

Computer interface links signals from the brain to an artificial limb, giving the wearer better balance, flexibility and speed.

By Miryam Naddaf

Сообщается: "Работа этого нейроинтерфейса была проверена с участием семи добровольцев с ампутированной ногой. Проведенные опыты показали, что скорость их хождения выросла на 41% по сравнению с обычным протезом, в результате чего участники опытов начали двигаться столь же быстро, как и люди без ампутации. Более того, этот подход позволяет пациентам адаптироваться к движению по склонам, лестницам и другим сложным поверхностям",.

Этой разработкой занимается группа американских учёных и биоинженеров под руководством профессора Массачусетского технологического института, биофизика и инженера Хью Герра.

В исследованиях под его руководством участвуют не только биоинженеры, но и врачи: нейрохирург и хирург, занимающийся операциями на нижних конечностях.

Коллектив уже несколько лет работает над созданием бионических конечностей, которые бы полностью повторяли функции ног.

Хью Герр много лет работает над созданием искусственных конечностей, повторяющих функции естественных конечностей. В 2011 году журнал TIME назвал его «Лидером бионической эпохи» за его революционную работу в развивающейся области биомехатроники - новой области, которая объединяет физиологию человека с электромеханикой.

Герр, потерявший обе ноги ниже колена в результате несчастного случая при скалолазании в 1982 году, посвятил свою карьеру созданию технологий, расширяющих возможности протезирования. Он также работает над тем, чтобы обеспечить справедливый доступ к новейшим бионическим технологиям для всех пострадавших людей, особенно в развивающихся странах.

История Герра была рассказана в фильме National Geographic «Восхождение: История Хью Херра»

В рамках этого проекта специалисты разработали особый тип нейроинтерфейсов, который позволяет отслеживать активность сохранившихся мышц в неампутированной части руки и ноги и использовать их для управления работой бионического протеза. Для этого ученые проследили за тем, как меняется электрическая активность мышц здоровых рук и ног при совершении движений и действий. Эти данные ученые использовали для создания программы, считывающей сигналы из мышц и заставляющей элементы протеза принять нужную форму в процессе движения.

Нейроинтерфейс также стимулирует сохранившиеся мышцы после завершения каждого действия, что позволяет пациенту "ощущать" искусственную конечность. Работу этой системы профессор Герр проверил на 14 пациентах перенесших ампутацию ног, подключив электроды к передней большеберцовой и икроножной мышце.

Подключение специально разработанных электродов к управляющей системе бионических протезов значительно ускорило адаптацию добровольцев к пользованию кибер-конечностью, повысило скорость их движения и позволило им научиться "автоматически" преодолевать различные препятствия и быстро двигаться по сложному ландшафту. Последующие версии этого протеза, как надеются ученые, позволят пациентам с ампутациями бегать, прыгать или даже стоять на одной ноге, что вернет им утерянные возможности.

Рекомендуем ознакомиться с научной статьей коллектива:

Continuous neural control of a bionic limb restores biomimetic gait after amputation

Hyungeun Song, Tsung-Han Hsieh, Seong Ho Yeon, Tony Shu, Michael Nawrot, Christian F. Landis, Gabriel N. Friedman, Erica A. Israel, Samantha Gutierrez-Arango, Matthew J. Carty, Lisa E. Freed & Hugh M. Herr

Nature Medicine (2024). Published: 01 July 2024.

Источник: www.youtube.com

Комментарии: