Устройства, использующие биомимические сигналы, работают лучше стандартных протезов, показало исследование.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) продемонстрировали, что устройства, заменяющие ампутированные конечности и подключенные к нервной системе, работают лучше, если они имитируют работу настоящих нервов.
Несколько лет назад нейроинженеры ETH Zurich разработали протезы, подключенные к седалищному нерву в бедре испытуемых через имплантированные электроды. Такое устройство позволяет не только «опираться» на протез, но чувствовать его, например, передавая информацию о постоянных изменениях давления, обнаруженных на подошве протезной стопы при ходьбе.
Чтобы генерировать эти биомиметические сигналы, исследователи разработали компьютерную модель FootSim. Она обучена на данных об активности механорецепторов, расположенных на подошве стопы человека и реагирующих при прикосновении. Модель воспроизводит динамическое поведение большого количества таких рецепторов и генерирует нервные сигналы, которые направляются в мозг.
В клиническом исследовании с участием людей с ампутированными конечностями ученые показали, что биомиметическая стимуляция превосходит постоянную — неизменный сигнал, который используют другие нейропротезы. В тестах испытуемые быстрее поднимались по ступенькам и делали меньше ошибок в комплексном задании, когда требовалось идти по лестнице, произнося слова задом наперед.
Биомиметическая нейростимуляция позволяет пользователям концентрироваться на других вещах во время ходьбы, поэтому мы пришли к выводу, что этот тип стимуляции обрабатывается более естественно и менее нагружает мозг.
