На протяжении почти месяца 27-летний Пьерпаоло Петрузиелло жил как бионический человек из научной фантастики. С кучей электродов, торчащих из его культи, он мог сам контролировать биомеханическую руку, связанную с его нервной системой при помощи мысли.
Петрузиелло потерял свою левую руку и предплечье в мотокатастрофе три года назад.
В ходе одной ему имплантировали четыре электрода в два нерва его оставшейся руки. А в результате другой операции, сделанной спустя месяц, эти устройства были удалены. Разработанные в Германии, институтом IBMT Institute Fraunhofer Gesellschaft, TF-Life (тонкопленочные продольно-имплантируемые внутрипучковые электроды) были созданы для того, чтобы заставить автоматизированные члены «чувствовать» себя естественным продолжением тела.
Биомехатронная рука была разработана инженерами Пизанской Высшей школы Святой Анны.
Действуя как мост между культей пациента и роботизированным протезом, эти электроды в основном работают как нейронные интерфейсы. Благодаря этим устройствам, мозг и периферические нервы передают и получают информацию из роботизированных конечностей без использования мускулатуры или органа чувств.
Специальные датчики, встроенные в кибернетическую руку позволяют пациенту чувствовать ощущения.
"Когда я начал экспериментирование, то осознал, что контроль руки при помощи мысли требовал немалых усилий, умственных и физических. Это не просто так подумать "Теперь я сжимаю пальцы руки, теперь я их расжимаю». Мне пришлось закрыть глаза, сосредоточиться в полной тишине, и убедить себя, что моя рука была все еще там. Мне также пришлось держать мою руку в том же положении на протяжении многих часов, и это было очень болезненно", - сказал Петрузиелло. Каждый день эксперимент занимал больше времени, нежели длится рабочий день подопытного.
"Сколько раз я говорил: "Давайте остановимся, и я вернусь домой". Мои усилия начинались в 9 утра и заканчивались в 6 вечера – и все это в течение 24 дней. Учреждение Campus Bio-Medico стал моим домом. Однако мы были командой, и многое зависело от меня. Я чувствовал ответственность и понимал, что не могу отказаться", - рассказал Discovery News молодой человек.
Но, в один прекрасный день, настойчивые усилия парня, наконец, дали свои плоды.
"Это произошло, когда мне удалось сложить кулак. Это был такой великий момент - примерно как забивание гола в последнюю минуту. Исследователи взглянули на меня, и я понял, что мы сделали нечто уникальное", - поведал Пьерпаоло Петрузиелло.
Репликация человеческой руки является мощным вызовом с инженерной точки зрения. Природная рука приводится в движение более чем 30-ю мышцами, имеет свыше 10000 рецепторов и может выполнять весьма сложные захваты, переборы пальцами, ощупывания и коммуникационные задачи.
В конце концов, Пьерпаоло удалось не только сжать кулак, но и шевелить пальцами роботизированной руки, включая мизинец и выполняя операцию «клещи» - сцепление большого пальца с указательным пальцем.
В течение 24 дней, испытуемый научился контролировать до трех различных типов движения. Нейронный интерфейс оказался способным распознавать сигналы, посылаемые мозгом на протяжении более 85 процентов времени.
Все освоенные манипуляции дают возможность человеку выполнять почти все действия, необходимые в повседневной жизни.
«Когда-то я потерял руку, но есть люди, которые были парализованы или хуже того. Я чувствовал, что я помогаю науке и не должен сдаваться. И вот теперь я счастлив!", - признался Петрузиелло.
ВИДЕО
ЕС потратил на этот проект 3 млн долларов США и пять лет. Следующим шагом является работа по совершенствованию прототипа руки и поиск способа контролировать электроды толщиной с волос в течение гораздо более длительного времени. Конечной целью является соединение человеческой нервной системы с бионическим протезом, что даст таким пациентам как Петрузиелло полную автономия после потери конечности.
В случае с Пьерпаоло провода подключены непосредственно к руке, однако ученые уже разработали беспроводную систему связи. Также инженеры изобрели новый прототип руки под названием SmartHand. Пятиперстные протезы из нержавеющей стали весят всего 85 грамм (3,5 унции).
Исследователи из Campus Bio Medico уже начали поиск людей для тестирования SmartHand. Заинтересованные кандидаты могут связаться с исследователями по адресу manorobotica@unicampus.it.