Ученые: роботизированная рука с мыслями, управляемая человеком

Эта недатированная фотография сделана доступной в биомедицинском кампусе Римского университета в среду, декабрь. 2, 2009 показывает в центре ампутированную руку Пьерпаоло Петруцзелло, соединенную электродами с роботизированной рукой, как показано слева, как часть эксперимента под названием LifeHand, чтобы управлять протезом с помощью его мыслей. Группа европейских ученых в среду объявила, что они успешно подключили роботизированную руку к человеку, Петруцзелло, который потерял руку в автомобильной катастрофе, что позволило ему мысленно управлять протезом и ощущать ощущения в протезе. Эксперимент длился месяц. Но ученые говорят, что это первый раз, когда человек с ампутированной конечностью смог совершать сложные движения, используя свой разум для управления биомеханической рукой, связанной с его нервной системой. (AP Photo / Предоставлено Биомедицинским университетским городком) ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ТОЛЬКО В СВЯЗИ С СТАТЬЯМИ ПРОЕКТА LIFEHAND **

(AP) – Группа европейских ученых заявила в среду, что они успешно подключили руку робота к человеку с ампутированной конечностью, что позволило ему чувствовать ощущения в протезе и контролировать их своими мыслями.

Эксперимент длился месяц, и ученые говорят, что это был первый раз, когда пациент смог совершать сложные движения, используя свой разум для управления биомеханической рукой, связанной с его нервной системой.

Команда под руководством Италии заявила на пресс-конференции в среду в Риме, что в прошлом году они имплантировали электроды в руку пациента, который потерял левую руку и предплечье в автокатастрофе.

Протез не имплантировался пациенту, а только подсоединялся через электроды. Во время пресс-конференции было показано видео, на котором 26-летний Пьерпаоло Петруцциелло сосредоточился, отдавая приказы руке, стоящей рядом с ним.

"Это вопрос разума, концентрации," Петруцзелло сказал. "Когда вы думаете об этом как о руке и предплечье, все становится проще."

В течение месяца, когда у него были подключены электроды, Петруцзелло научился самостоятельно шевелить роботизированными пальцами, сжимать кулаки, хватать предметы и делать другие движения.

"Некоторые жесты невозможно раскрыть, потому что они были довольно вульгарными," – пошутил Паоло Мария Россини, невролог, руководивший командой, работающей в Риме "Кампус Био-Медико," университет и больница, специализирующиеся на медицинских науках.

Проект стоимостью 2 миллиона евро (3 миллиона долларов), финансируемый Европейским союзом, занял пять лет и подготовил несколько научных статей, которые были опубликованы или отправляются в ведущие журналы, включая Science Translational Medicine и Proceedings of the National Academy of Sciences, Россини сказал.

Эксперты, не участвовавшие в исследовании, сказали Associated Press, что эксперимент стал важным шагом вперед в создании интерфейса между нервной системой и протезами конечностей, но теперь проблема заключается в том, чтобы такая система могла оставаться у пациента в течение многих лет, а не просто месяц.

"Это важный шаг вперед в работе, проделанной в середине 2000-х годов," сказал Дастин Тайлер, профессор Университета Кейс Вестерн Резерв и биомедицинский инженер Медицинского центра VA в Кливленде, штат Огайо. "Остается важный момент: как долго, сверх месяца, мы сможем держать электроды?."

По словам Россини, после того, как Петруцциелло оправился от микрохирургической операции по имплантации электродов в руку, ему потребовалось всего несколько дней, чтобы научиться пользоваться роботизированной рукой. К моменту окончания эксперимента рука в 95% случаев подчинялась командам, полученным от мозга человека.

Петруцзелло, итальянец, живущий в Бразилии, сказал, что отзывы, которые он получил от руки, были удивительно точными.

"Это было почти так же, как настоящая рука. Они меня сильно стимулировали, даже иглами … ты не представляешь, что они сделали со мной," он шутил с репортерами.

В то время как "LifeHand" Эксперимент длился всего месяц, это был самый долгий период времени, в течение которого электроды оставались подключенными к нервной системе человека в подобном эксперименте, – сказал Сильвестро Мицера, один из инженеров в команде. По его словам, аналогичные краткосрочные эксперименты в 2004-2005 годах подключили людей с ампутированными конечностями к менее продвинутой роботизированной руке, и пациенты могли делать только базовые движения.

Эксперты по всему миру разработали и другие протезы, управляемые мышлением. Один из подходов, используемых в Соединенных Штатах, включает операцию по пересадке плечевых нервов на грудные мышцы с последующим обучением использовать эти мышцы для управления бионической рукой.

Хотя этот подход необходим, когда была потеряна вся рука, если культя выживет, врачи могут выбрать менее инвазивный метод, предложенный итальянцами, подключив протез к той же системе, которую мозг использует для отправки и приема сигналов.

"Подход, которого мы придерживались, естественен," Россини сказал. Пациент "не нужно было учиться использовать мышцы, которые выполняют другую работу, чтобы двигать протез, ему просто нужно было сосредоточиться и отправлять роботизированной руке те же сообщения, которые он использовал для отправки своей собственной руке."

По словам экспертов, потребуется как минимум два-три года, прежде чем ученые попытаются воспроизвести эксперимент с более долговечным протезом. Сначала им нужно изучить, можно ли дольше держать тонкие, как волосы, электроды.

Результаты эксперимента обнадеживают, поскольку электроды, снятые с Петруцциелло, не показали повреждений и могли оставаться в нем дольше, сказал Клаус-Петер Хоффманн, биомедицинский эксперт из Fraunhofer-Gesellschaft, немецкого исследовательского института, который разработал электроды.

Также необходимо сделать больше, чтобы миниатюризировать технологию на руке и громоздкие машины, которые переводят нейронные и цифровые сигналы между роботом и пациентом.

По словам Россини, ключевые шаги вперед уже делаются. Во время работы с Петруцциелло итальянские ученые также участвовали в параллельном финансируемом ЕС проекте под названием "SmartHand," которая разработала роботизированную руку, которая может быть имплантирована непосредственно пациенту.

© 2009 Ассошиэйтед Пресс. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять.

Зов тайги