Tình yêu trong chân tay giả

Thằn lằn có thể tái sinh sau khi mất đuôi, và cua có thể tái sinh sau khi mất chân, nhưng so với những động vật có vẻ "nguyên thủy" này, con người đã mất đi rất nhiều khả năng tái sinh trong quá trình tiến hóa. Khả năng tái tạo các chi ở người lớn gần như là con số không, ngoại trừ trẻ sơ sinh có thể tái sinh khi mất các đầu ngón tay. Do đó, chất lượng cuộc sống của những người bị mất tứ chi do tai nạn hoặc bệnh tật có thể bị ảnh hưởng rất nhiều, và việc tìm kiếm thay thế sinh học là một lựa chọn quan trọng của các bác sĩ để cải thiện cuộc sống của những người bị cụt.

Từ thời Ai Cập cổ đại, đã có những ghi chép về chân tay giả. Trong "Dấu hiệu của bộ tứ" của Conan Doyle cũng có miêu tả về một kẻ sát nhân sử dụng chân tay giả để giết người.

Tuy nhiên, những bộ phận giả như vậy cung cấp sự hỗ trợ đơn giản nhưng không có khả năng cải thiện đáng kể trải nghiệm sống của người bị cụt. Chân giả tốt phải có khả năng gửi tín hiệu theo cả hai hướng: một mặt, bệnh nhân có thể điều khiển chân giả một cách tự chủ; Mặt khác, một chi giả sẽ cần có khả năng gửi cảm giác đến vỏ não cảm giác của não bệnh nhân, giống như một chi tự nhiên có dây thần kinh, mang lại cho họ cảm giác khi chạm vào.

Các nghiên cứu trước đây tập trung vào việc giải mã các mã não để cho phép các đối tượng (khỉ và người) điều khiển các cánh tay robot bằng trí óc của họ. Nhưng điều quan trọng là phải mang lại cảm giác cho bộ phận giả. Một quá trình có vẻ đơn giản như cầm nắm bao gồm những phản hồi phức tạp, vì chúng ta điều chỉnh lực của ngón tay trong tiềm thức tùy theo cảm giác của bàn tay để không làm tuột mọi thứ hoặc kẹp chúng quá mạnh. Trước đây, bệnh nhân đeo tay giả phải dựa vào mắt để xác định độ mạnh của đồ vật. Cần rất nhiều sự chú ý và năng lượng để làm những việc mà chúng ta có thể làm khi đang bay, nhưng ngay cả sau đó chúng cũng thường làm hỏng mọi thứ.

Năm 2011, Đại học Duke đã tiến hành một loạt thí nghiệm trên khỉ. Họ yêu cầu những con khỉ sử dụng trí óc của mình để điều khiển các cánh tay robot ảo để nắm bắt các vật thể bằng vật liệu khác nhau. Cánh tay ảo đã gửi các tín hiệu khác nhau đến não khỉ khi nó gặp các vật liệu khác nhau. Sau khi huấn luyện, những con khỉ có thể chọn chính xác một vật liệu cụ thể và nhận được phần thưởng là thức ăn. Đây không chỉ là một minh chứng sơ bộ về khả năng mang lại cảm giác xúc giác cho các bộ phận giả mà nó còn cho thấy rằng khỉ có thể tích hợp các tín hiệu xúc giác do não bộ giả gửi đến với các tín hiệu điều khiển vận động do bộ não gửi đến bộ phận giả, cung cấp đầy đủ phạm vi phản hồi từ chạm đến cảm giác để điều khiển lựa chọn cánh tay dựa trên cảm giác.

Thí nghiệm, mặc dù tốt, hoàn toàn là sinh học thần kinh và không liên quan đến chân tay giả thực sự. Và để làm được điều đó, bạn phải kết hợp giữa sinh học thần kinh và kỹ thuật điện. Vào tháng Giêng và tháng Hai năm nay, hai trường đại học ở Thụy Sĩ và Hoa Kỳ đã công bố các bài báo một cách độc lập sử dụng cùng một phương pháp để gắn các bộ phận giả cảm giác cho bệnh nhân thí nghiệm.

Vào tháng Hai, các nhà khoa học tại Ecole Polytechnique ở Lausanne, Thụy Sĩ và các tổ chức khác, đã báo cáo nghiên cứu của họ trong một bài báo đăng trên Science Translational Medicine. Họ đã đưa ra một đối tượng 36 tuổi, Dennis Aabo S? Rensen, với 20 vị trí cảm giác trong bàn tay robot tạo ra các cảm giác khác nhau.

Toàn bộ quá trình là phức tạp. Đầu tiên, các bác sĩ tại Bệnh viện Gimili ở Rome đã cấy các điện cực vào hai dây thần kinh cánh tay của Sorensen, dây thần kinh trung gian và dây thần kinh trung gian. Dây thần kinh ulnar điều khiển ngón tay út, trong khi dây thần kinh giữa điều khiển ngón trỏ và ngón cái. Sau khi các điện cực được cấy vào, các bác sĩ đã kích thích nhân tạo dây thần kinh trung gian và dây thần kinh trung gian của Sorensen, mang lại cho anh điều mà anh đã lâu không cảm thấy: anh cảm thấy bàn tay bị mất của mình đang cử động. Có nghĩa là không có gì sai với hệ thống thần kinh của Sorensen.

Sau đó, các nhà khoa học tại Ecol Polytechnique ở Lausanne đã gắn các cảm biến vào bàn tay robot có thể gửi tín hiệu điện dựa trên các điều kiện như áp suất. Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã kết nối cánh tay robot với cánh tay bị cắt rời của Sorensen. Các bộ cảm biến trong tay robot sẽ thay thế các tế bào thần kinh cảm giác trong tay người, và các điện cực được đưa vào các dây thần kinh sẽ thay thế các dây thần kinh có thể truyền tín hiệu điện ở cánh tay bị mất.

Sau khi thiết lập và gỡ lỗi thiết bị, các nhà nghiên cứu đã tiến hành một loạt thử nghiệm. Để ngăn chặn những phiền nhiễu khác, họ đã bịt mắt Sorensen, bịt tai và để anh ta chỉ chạm vào bàn tay robot. Họ phát hiện ra rằng Sorensen không chỉ có thể đánh giá độ cứng và hình dạng của những đồ vật mà anh ta chạm vào, mà còn phân biệt được giữa các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như đồ vật bằng gỗ và vải. Hơn nữa, người điều khiển và bộ não của Sorensen được phối hợp nhịp nhàng và nhạy bén. Vì vậy, anh ta có thể nhanh chóng điều chỉnh sức mạnh của mình khi anh ta nhặt một thứ gì đó và giữ cho nó ổn định. Sorensen cho biết trong một video được cung cấp bởi Ecole Polytechnique ở Lausanne, “Tôi có thể cảm thấy điều gì đó mà tôi đã không cảm thấy trong chín năm qua. "Khi tôi di chuyển cánh tay của mình, tôi có thể cảm thấy những gì tôi đang làm thay vì quan sát những gì tôi đang làm."

Một nghiên cứu tương tự đã được thực hiện tại Đại học Case Western Reserve, Hoa Kỳ. Đối tượng của họ là Igor Spetic, 48 tuổi, ở Madison, Ohio. Anh bị mất tay phải khi một chiếc búa rơi vào người khi đang chế tạo các bộ phận bằng nhôm cho động cơ phản lực.

Kỹ thuật được sử dụng bởi các nhà nghiên cứu Đại học Case Western Reserve gần giống với kỹ thuật được sử dụng tại ECOLE Polytechnique ở Lausanne, với một điểm khác biệt quan trọng. Các điện cực được sử dụng tại Ecole Polytechnique ở Lausanne xuyên qua các tế bào thần kinh trong cánh tay của Sorensen vào sợi trục; Các điện cực tại Đại học Case Western Reserve không xuyên qua tế bào thần kinh mà thay vào đó bao quanh bề mặt của nó. Đầu tiên có thể tạo ra các tín hiệu chính xác hơn, mang lại cho bệnh nhân những cảm giác phức tạp và sắc thái hơn.

Nhưng làm như vậy tiềm ẩn nhiều rủi ro cho cả điện cực và tế bào thần kinh. Một số nhà khoa học lo lắng rằng các điện cực xâm lấn có thể gây ra các phản ứng phụ mãn tính trên các tế bào thần kinh, và các điện cực này sẽ kém bền hơn. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại cả hai viện đều tự tin rằng họ có thể khắc phục được những điểm yếu trong cách tiếp cận của mình. Spiderdick cũng tạo ra cảm giác tách biệt khá chính xác khỏi giấy nhám, bông gòn và tóc. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Ecole Polytechnique ở Lausanne cho biết họ tự tin về độ bền và tính ổn định của điện cực xâm lấn, kéo dài từ 9 đến 12 tháng ở chuột.

Tuy nhiên, vẫn còn quá sớm để đưa nghiên cứu này ra thị trường. Ngoài độ bền và độ an toàn, sự tiện lợi của các bộ phận giả bằng giác quan vẫn chưa đủ. Sorenson và Specdick ở lại phòng thí nghiệm trong khi các bộ phận giả đang được lắp. Bàn tay của họ, với rất nhiều dây điện và đồ dùng, trông chẳng khác gì tay chân sinh học của khoa học viễn tưởng. Silvestro Micera, một giáo sư tại Ecole Polytechnique ở Lausanne, người đã thực hiện nghiên cứu, cho biết sẽ mất vài năm trước khi những bộ phận giả cảm giác đầu tiên, trông giống như những bộ phận bình thường, có thể rời khỏi phòng thí nghiệm.

"Tôi rất hào hứng khi thấy những gì họ đang làm. Tôi hy vọng nó sẽ giúp ích cho những người khác. Tôi biết khoa học mất nhiều thời gian. Nếu bây giờ tôi không thể sử dụng nó, nhưng người tiếp theo có thể, điều đó thật tuyệt."

news

Thời gian đăng bài: tháng 8-14-2021