Ρομποτική: Οι ερευνητές διερευνούν τη χρήση μυοηλεκτρικών σημάτων για την ανίχνευση των προβλεπόμενων χειρονομιών σε ασθενείς με τετραπληγία.
Για τα άτομα με τετραπληγία – μια κατάσταση στην οποία και τα τέσσερα άκρα έχουν χάσει την κινητική τους ικανότητα – η ανάκτηση της ανεξαρτησίας είναι κορυφαία προτεραιότητα. Αν και δεν υπάρχει θεραπεία για την παράλυση που προκαλείται από νευρολογικές διαταραχές, οι ρομποτικοί βραχίονες και οι εξωσκελετές μπορεί να παρέχουν κάποια βοήθεια.
Ατροφικοί μύες και τεχνολογία
Ο έλεγχος αυτών των ρομποτικών συσκευών, ωστόσο, είναι ένα σύνθετο πρόβλημα. Οι ερευνητές έχουν πειραματιστεί με φωνητικό έλεγχο (που αγωνίζεται να μεταφράσει λεκτικές εντολές σε τρισδιάστατο χώρο), διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (που απαιτούν περίπλοκη χειρουργική επέμβαση) και joysticks (που συχνά σημαίνουν πολλαπλούς γύρους τοποθέτησης για κάθε τμήμα του βραχίονα). Ο Doug Weber, καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και του Ινστιτούτου Νευροεπιστημών στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon, συνεργάστηκε με μια διεθνή ομάδα ερευνητών για να διερευνήσει τη δυνατότητα χρήσης μυοηλεκτρικών σημάτων – των ηλεκτρικών παλμών που σχετίζονται με τη μυϊκή σύσπαση – για την πρόβλεψη των προβλεπόμενων χειρονομιών στο άτομο με τετραπληγία.
Στο έργο συμμετείχαν συνεργάτες από το Imperial College του Λονδίνου, το Battelle Memorial Institute στο Οχάιο και το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ. Τα ευρήματα της ομάδας δημοσιεύτηκαν στο Journal of Neurophysiology. «Πολλές από τις εργασίες που κάνουμε στο εργαστήριο επικεντρώνεται στο να βοηθήσουμε τους ανθρώπους να ανακτήσουν τις κινητικές λειτουργίες που είναι σημαντικές για την ολοκλήρωση των καθημερινών δραστηριοτήτων», είπε ο Weber. «Εργαζόμαστε στη διασταύρωση της μηχανικής και της νευροεπιστήμης, προσπαθώντας να δημιουργήσουμε συσκευές που συνδέονται με λειτουργικά μέρη του σώματος και παρακάμπτοντας περιοχές του νευρικού συστήματος που έχουν καταστραφεί από τραυματισμό ή ασθένεια».
Υπάρχουν διάφορες καταστάσεις και τραυματισμοί που μπορεί να οδηγήσουν σε παράλυση ή απώλεια κίνησης. Μερικά, όπως το εγκεφαλικό, επηρεάζουν τον εγκέφαλο. Άλλα, όπως οι τραυματισμοί του νωτιαίου μυελού, επηρεάζουν τις συνδέσεις μεταξύ του εγκεφάλου και των μυών. Η παραδοσιακή αντίληψη ήταν ότι οι τραυματισμοί του νωτιαίου μυελού διακόπτουν τη σύνδεση και τα σήματα δεν φτάνουν ποτέ στους μύες. Η ιδέα ακολουθεί ότι τα άτομα με τετραπληγία δεν θα μπορούσαν να παράγουν ανιχνεύσιμα μυοηλεκτρικά σήματα. «Ξεκινήσαμε να αμφισβητήσουμε την ιδέα ότι οι μύες που έχουν παραλύσει από τραυματισμό του νωτιαίου μυελού δεν είναι ικανοί να εκφράσουν μυοηλεκτρική δραστηριότητα, κάτι που δείχνει την κινητική πρόθεση κάποιου», είπε ο Weber.
«Χρησιμοποιήσαμε ένα χιτώνιο ενσωματωμένο με 150 αισθητήρες που κάλυπταν ολόκληρο το αντιβράχιο – ρίχνοντας ένα φαρδύ δίχτυ με την ελπίδα να βρούμε μυοηλεκτρικά σήματα που επιμένουν ακόμη και σε μύες που είναι πολύ αδύναμοι για να δημιουργήσουν σωματική δράση». Αυτή η προσέγγιση δοκιμάστηκε σε έναν άνδρα 32 ετών που υπέστη κάκωση νωτιαίου μυελού 14 χρόνια πριν από τη μελέτη. Έχει κάποια περιορισμένη κίνηση στον καρπό του αλλά τα δάχτυλά του δεν μπορούν να κινηθούν. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, ο συμμετέχων έλαβε οδηγίες να δοκιμάσει να μιμηθεί ένα σύνολο χειρονομιών, όπως το να δείχνει με τον δείκτη, που εμφανίζονταν ως προτροπές σε μια οθόνη υπολογιστή.
«Γνωρίζαμε ότι ζητούσαμε από τον συμμετέχοντα να εκτελέσει μια αδύνατη εργασία, και έτσι ήμασταν ευχάριστα έκπληκτοι όταν διαπιστώσαμε ότι κάθε (αποτυχημένη) προσπάθεια κίνησης παρήγαγε μικρές αλλά αξιοσημείωτες εκρήξεις στη μυϊκή δραστηριότητα», δήλωσε ο Jordyn Ting, Ph.D. υποψήφιος στη βιομηχανική στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ και κύριος συγγραφέας στην εργασία. Αυτό σημαίνει ότι οι μύες του συμμετέχοντος ήταν ακόμα συνδεδεμένοι με τον εγκέφαλο, αν και αυτές οι συνδέσεις είναι αδύναμες. Η ισχύς και η θέση των μυοηλεκτρικών σημάτων εξαρτάται από τον μεμονωμένο ασθενή και τον μοναδικό τραυματισμό του—κανένα δύο δεν είναι ακριβώς το ίδιο. Ομοίως, τα σήματα μπορεί να διαφέρουν από αυτά που θα ανίχνευε κανείς σε ένα υγιές άτομο.
Παρά τις προκλήσεις που σχετίζονται με την ερμηνεία των σημάτων, η παρουσία τους υποδηλώνει ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο ρομποτικών συσκευών για υποβοήθηση της κίνησης. Στη συνέχεια, οι ερευνητές θα χρησιμοποιήσουν την εικονική πραγματικότητα για να δείξουν στους ασθενείς ότι, παρά την έλλειψη κίνησης, οι μύες τους επικοινωνούν με τον εγκέφαλο. «Αυτή η ανατροφοδότηση, πιστεύουμε, μπορεί να τους βοηθήσει να γίνουν πιο δυνατοί, όπως ακριβώς όταν εξασκούμε οποιαδήποτε άλλη δεξιότητα», είπε ο Weber. «Γνωρίζουμε ότι δεν θα μπορέσουμε να θεραπεύσουμε την παράλυση, αλλά αν μπορούμε να επιτρέψουμε σε κάποιον να εκφράσει τις προθέσεις του μέσω αυτού του φορητού αισθητήρα, τότε του δώσαμε τη δυνατότητα να χειρίζεται βοηθητικές συσκευές με πολύ φυσικό τρόπο χρησιμοποιώντας μόνο τους μύες του».
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον ΚόσμοΑκολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
