Группа американских ученых разработала методику индуцирования реалистичных тактильных ощущений в ампутированной конечности. Результаты работы представлены в Science Translational Medicine.
Большинство интерфейсов, «отвечающих» за чувствительность в протезах, подключаются к периферической нервной системе. Ощущения, формируемые таким образом, неестественны и повторяют результат примитивной электростимуляции, выражаясь в виде покалывания. Ранее ученые разработали интерфейс с прямым выходом к нейронам — он обеспечил парализованному пациенту реалистичное осязание в бионическом протезе.
Трудностью в индуцировании такого осязания остается управление электрическими импульсами. Прежние работы показали, что интенсивность тактильного ощущения от протеза может варьироваться в зависимости от частоты и силы отдельного заряда-стимула. В частности, предполагалось, что воспринимаемую интенсивность раздражителя может обеспечивать количество пиковых потенциалов действия, или спайков, в нейронах.
В новой работе авторы проверили эту гипотезу. Двум мужчинам с ампутированной правой рукой были имплантированы нейроинтерфейсы, которые подключались к срединному, локтевому и лучевому нервам поврежденной конечности. Путем стимуляции нервов ученые индуцировали у испытуемых ощущения прикосновения и пытались выявить закономерность между характеристиками стимула и регистрируемой реакцией.
Результаты показали, что сила ощущения зависит от «скорости активации заряда» и частоты спайков. Изменяя показатель, авторам удалось предсказуемо влиять на интенсивность сенсорных ответов. Полученные выводы позволяют объединить наработки в этой области и реализовать полноценную систему «нейроинтефейс—протез», которая будет «чувствовать» и — за счет адекватной обратной связи от органа — реалистично повторять моторику настоящей руки.
