Denk even na over de wirwar van onbewuste oordelen en aanpassingen die je maakt elke keer dat je hand naar een object reikt - zeg:een grote slok water. Ogen, spieren, hersenen en cijfers coördineren met voortreffelijke snelheid en subtiliteit om ervoor te zorgen dat de beker wordt bereikt, in het midden gegrepen, zacht maar stevig vastgehouden, en naar je mond getrokken - rechtop en in een tempo dat geen golven maakt - naar je mond.

Stel je nu voor dat je die alledaagse taak uitvoert met een handprothese, of een verstoring in de stroom van signalen tussen hand en hersenen. Zelfs met de mechanische middelen om een ​​glas vast te houden, om het te begrijpen, is constant visueel toezicht en veel inspannende berekeningen vereist. Zonder al die tactiele feedback van je spieren en vingers, fouten, frustratie en een gevoel van verlies zullen waarschijnlijk het gevolg zijn.

Met dit in gedachten, onderzoekers van het Lerner Research Institute van de Cleveland Clinic vroegen hoe, in werkelijkheid, ze zouden de gebruikerservaring kunnen verbeteren voor geamputeerden met een handprothese.

Hun antwoord was even eenvoudig in theorie als complex in uitvoering:om de volledige beheersing van een kunstmatig aanhangsel te voelen, ze vonden, de gebruiker van een prothetisch ledemaat heeft misschien gewoon een beetje buzz nodig.

Paul Marasco van Cleveland Clinic en zijn collega's bedachten een robotsysteem dat, met elke beweging van een kunstmatige hand, trillingen zou afgeven aan de spieren in de arm van een gebruiker die die hand aanstuurden.

De locatie en intensiteit van die trillingen creëerden voor geamputeerden een illusoir "kinesthetisch" gevoel dat ze hun eigen hand bewogen. De proefpersonen leerden binnen enkele minuten om de vibrerende feedback te gebruiken om hun mechanische hand behendiger te bewegen, om zijn positie in de ruimte beter te voelen, en om hun greep op voorwerpen indien nodig strakker en losser te maken.

In sommige gevallen, geen ogen nodig. Toen ze eenmaal het systeem van feedbacktrillingen hadden, deelnemers konden geblinddoekt een breed scala aan handbewegingen uitvoeren.

"Het creëren van een gevoel van keuzevrijheid voor deze apparaten zal geamputeerden helpen om intrinsieke controle te krijgen over hun kunstmatige ledematen, een belangrijk aspect van gebruikersacceptatie, "Marasco en zijn collega's meldden woensdag in het journaal Wetenschap Translationele geneeskunde .

In de nabije toekomst, de auteurs schreven, deze benadering zou draagbare of andere feedbacksystemen kunnen inspireren waarmee geamputeerden hun prothetische ledematen intuïtief kunnen sturen en controleren, herstel van de luxe van onbewuste beweging.

Gebruikers een groter gevoel geven dat zij de aanstichters van beweging zijn, zal belangrijker worden naarmate de technologie van prothetische ledematen vordert, schreven de auteurs. Hoewel veel van die kunstmatige ledematen in staat zullen zijn tot onafhankelijke beweging, gebruikers zullen ze waarschijnlijk niet accepteren als ze geen natuurlijk verlengstuk van hun wens om te verhuizen voelen.

Om een ​​menu van trillingen te bedenken dat 22 afzonderlijke bewegingen van de hand zou signaleren, de onderzoekers werkten grotendeels met zes deelnemers bij wie een arm was geamputeerd. Allen hadden gerichte zenuwreïnnervatie ondergaan, een procedure die het mogelijk maakt een verband tussen hersenen en machine tot stand te brengen door geamputeerde zenuwen om te leiden naar de resterende spieren.

Met een handbediende vibratie-eenheid, ze gaven een lichte buzz (tussen 70 en 110 hertz werkte het beste) aan de spieren in het gedeelte van de bovenarm - de biceps, triceps, brachialis en borstspieren - die intact bleven. Met hun intacte hand aan de andere kant, de deelnemers meldden welke complexe beweging ze het meest associeerden met de buzz die ze voelden.

De onderzoekers werkten ook met valide vrijwilligers om het meest effectieve systeem van feedback in kaart te brengen. Sommige verbanden tussen trillingen en handbewegingen bleken van persoon tot persoon weinig te verschillen. De onderzoekers ontdekten dat bepaalde trillingsplekken routinematig de cilindergreep (of vuistsluiting) uitlokten, de statiefgreep (waarin de duim, wijsvinger en middelvinger komen samen) en het klassieke fijne knijpen van duim en wijsvinger. Combinaties van feedbacktrillingen lokten enkele andere handmatige bewegingen uit.

"We zijn in staat om de perceptuele illusie van beweging te gebruiken om geamputeerden het gevoel te geven dat hun hand op een zeer complexe en naturalistische manier beweegt, ' zei Marasco.

Hoewel het eerst kan helpen bij geamputeerden die prothetische ledematen gebruiken, de aanpak die zijn team gebruikte, kan op een dag patiënten helpen van wie de bewegingen zijn belemmerd door een beroerte, bewegingsstoornis of dwarslaesie, hij zei.

Het onderzoeksteam onderzoekt al manieren om deze technieken uit te breiden naar patiënten die een been hebben verloren. En ze werken eraan om het systeem te verpakken in een prothese waarmee patiënten het systeem dagelijks kunnen bedienen.

Silvestro Micera van het BioRobotics Institute in Pisa, Italië, heeft ook een team van onderzoekers geleid met als doel de feedbacklus te herstellen die een soepelere beweging van prothetische ledematen mogelijk zou maken. De volgende uitdaging voor een team als dat van hem en dat van Marasco, zei Micera, "zal zijn om deze proprioceptieve feedback te gebruiken tijdens echte functionele grijptaken en in combinatie met tactiele sensatie."

© 2018 Los Angeles Times
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.