Restabilirea simțului tactil înseamnă mult pentru cercetătorii care dezvoltă tehnologii pentru a restabili funcția membrelor pentru persoanele paralizate.
O echipă de cercetători de la Centrul Medical Wexner din Battelle și Universitatea de Stat din Ohio a raportat recent că au fost capabili să returneze senzația tactilă pe mâna unui participant cu o leziune severă a măduvei spinării folosind un sistem de interfață cerebrală. computer (BCI).
Potrivit unui studiu publicat săptămâna aceasta în revista Cell, cercetătorii descriu modul în care tehnologia lor profită de semnalele neuronale atât de minuscule încât nu pot fi percepute și, prin urmare, îmbunătățesc semnalele prin feedback senzorial artificial trimis participantului, rezultând o funcție de îmbogățire excelentă.
„Luăm evenimente tactile sub-perceptuale și le creștem în percepția conștientă”, spune primul autor Patrick Ganzer, unul dintre cercetătorii de frunte ai lui Battelle. „Când am făcut asta, am văzut câteva îmbunătățiri funcționale. A fost un moment minunat de evrika, atunci când am refăcut sentimentul de atingere al participanților, pentru prima dată.”
Participantul la acest studiu este Ian Burkhart, un bărbat în vârstă de 28 de ani, care a suferit o leziune a măduvei spinării în timpul unui accident de scufundare din 2010. Din 2014, Burkhart a lucrat cu cercetătorii la un proiect numit NeuroLife care are ca scop restabilirea funcționalității brațul său drept.
Dispozitivul pe care l-au dezvoltat funcționează printr-un sistem de electrozi pe pielea lui și un mic cip de computer implantat în cortexul său motor. Această configurație, care folosește fire pentru a direcționa semnale de mișcare de la creier către mușchi, ocolind leziunea măduvei spinării, îi oferă lui Burkhart un control suficient asupra brațului și mâinii pentru a ridica o ceașcă de cafea, a glisa o carte de credit și chiar să cânte la chitară.
„Până acum, Ian avea uneori impresia că mâna lui era străină din cauza lipsei de feedback senzorial”, spune Ganzer. „De asemenea, are probleme cu controlul mâinii, cu excepția cazului în care își urmărește cu atenție mișcările. Acest lucru necesită multă concentrare și face ca gestul să bei o băutură în timp ce te uiți la televizor să fie aproape imposibil.”
Cercetătorii au descoperit că, deși Burkhart nu avea aproape nicio senzație în mână, atunci când îi stimulase pielea, un semnal neural – atât de mic încât creierul său nu a putut să-l perceapă – îi venea în continuare.
Ganzer explică faptul că, chiar și la persoane precum Burkhart, care au ceea ce este considerat o leziune a coloanei vertebrale „completă clinic”, există aproape întotdeauna unele fragmente de fibre nervoase care rămân intacte. Documentul celular explică modul în care au putut să ridice aceste semnale la nivelul la care ar răspunde creierul.
Semnalele tactile sub-perceptive au fost trimise artificial înapoi la Burkhart folosind feedback-ul tactil. Exemple obișnuite de feedback tactil sunt vibrațiile unui telefon mobil sau ale unui controlor de joc care îl fac pe utilizator să simtă că ceva funcționează.
Noul sistem permite semnale tactile subperceptive de la pielea lui Burkhart să se întoarcă la creierul său printr-un feedback tactil artificial pe care îl poate percepe.
Progresele înregistrate în sistemul BCI au dus la trei îmbunătățiri majore. Acestea permit lui Burkhart să detecteze în mod fiabil ceva doar prin atingere: în viitor, acesta poate fi folosit pentru a găsi și colecta un obiect fără a putea să-l vadă.
De asemenea, sistemul este primul BCI care vă permite să restaureze mișcările și atingerile simultan, iar această capacitate de a experimenta o atingere îmbunătățită în timpul mișcării îi oferă un sentiment mai mare de control și îi permite să facă lucrurile mai repede.
În cele din urmă, aceste îmbunătățiri permit sistemului BCI să simtă câtă presiune trebuie să folosești la manipularea unui obiect sau să ridici ceva, de exemplu, să utilizezi o atingere ușoară când ridici un obiect fragil, cum ar fi o cană din styrofoam, dar o prindere mai fermă atunci când ridici ceva greu.
Scopul pe termen lung al investigatorilor este de a dezvolta un sistem BCI care funcționează atât în casă, cât și în laborator. Aceștia lucrează la crearea unui manșon de nouă generație care să conțină electrozii și senzorii necesari, care ar putea fi ușor introdus și îndepărtat. De asemenea, aceștia își propun să dezvolte un sistem care poate fi controlat cu o tabletă în locul unui computer, ceea ce îl face mai mic și mai portabil.
„A fost surprinzător să văd posibilitățile informațiilor senzoriale dintr-un dispozitiv care a fost creat inițial pentru a-mi permite să-mi controlez mâna într-o singură direcție”, spune pacientul Burkhart.
