Een nieuwe techniek belooft de ontwikkeling van breinaangestuurde protheses waarmee de drager kan ‘voelen’.
Protheses mogen dan (een deel van) de functies van verloren ledematen nabootsen, op sommige vlakken lijken de kunstarmen en -benen in de verste verten nog niet op hun echte tegenhangers. Maar protheses worden beter en beter. Dat blijkt ook uit het werk van onderzoekers aan onder meer de Utah-universiteit. Met een nieuwe methode ontwikkelden ze de LUKE Arm die het gevoel van een echte hand nabootst, zo schrijft het team in vakblad Science Robotics.
Lees ook:
Kunstarm
De LUKE Arm, naar de mechanische hand die Luke Skywalker na zijn akkefietje met Darth Vader in de film The Empire Strikes Back krijgt, was vijftien jaar in de maak. De drager kan de arm, de hand en de vingers grotendeels met diens gedachten aansturen. Bovendien zou de LUKE Arm, door de juiste signalen naar het brein te sturen, de manier waarop zijn echte tegenhanger de wereld om zich heen voelt, aardig imiteren.
Greg Clark (rechts) en Jacob George (links) met de LUKE Arm. © University of Utah College of Engineering
The magic happens wanneer de prothese contact maakt met de zenuwen van de drager. De onderzoekers ontwikkelden hiervoor de Utah Slanted Electrode Array, kortweg USEA; een bundel van honderd micro-elektroden en de nodige bedrading die in de (nog) aanwezige zenuwen van de drager worden gebouwd.
Breinsignalen
De USEA interpreteert de signalen die het brein naar de (verloren) arm stuurt om die te doen bewegen. De computer, waaraan het apparaat (voorlopig) verbonden is, vertaalt die signalen zodat de LUKE Arm ermee aan de slag kan.
Maar andersom werkt het dus ook. Als de drager iets pakt, sturen de sensoren in het robotische ledemaat een signaal via de elektroden naar de zenuwen van de drager. Die signalen imiteren het echte gevoel dat je ervaart als je iets vastpakt.
Keven Walgamott, één van de proefpersonen legt de (kunst)hand aan het plukken van een paar druiven. © University of Utah College of Engineering
“We hebben de manier waarop we informatie naar het brein sturen veranderd zodat het overeenkomt met dat van het menselijk lichaam”, legt Jacob George, een van de onderzoekers, uit. “Zo maken ze meer biologisch realistische signalen.” Hoe biologisch realistischer, hoe beter het brein de signalen verwerkt, en hoe echter de ervaring.
Fijngevoelig
Zo kan iemand zonder arm met de prothese toch voelen of iets bijvoorbeeld hard of zacht is. Dat maakt het voorzichtig oppakken van dingen makkelijker dan met conventionele protheses. Het lukte de proefpersonen bijvoorbeeld, tegen hun eigen verwachtingen in, druiven en eieren op te pakken zonder ze per ongeluk te pletten.
Naast breinsignalen die de drager een mate van gevoel geven, zou de LUKE Arm volgens de onderzoekers ook andere ervaringen teweeg kunnen brengen zoals temperatuur en zelfs pijn. Het team is nu bezig met het ontwikkelen van een versie van de arm waarbij geen extra computer meer nodig is.
Bronnen: Science Robotics, University of Utah via EurekAlert!
Beeld: University of Utah College of Engineering
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!