Naukowcy stworzyli zrobotyzowane protezy kostek sterowane impulsami nerwowymi, które pozwalają osobom niepełnosprawnym poruszać się bardziej „naturalnie”, co poprawia ich stabilność chodzenia. Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Karoliny Północnej w Chapel Hill opiera się na wcześniejszych pracach, które wykazały, że neuronowa kontrola protezy może przywrócić szereg zdolności, w tym stabilność na trudnych powierzchniach i kucanie.

„Kiedy stoimy w miejscu, nasze ciała stale dostosowują naszą pozycję. Na przykład, jeśli ktoś nas popycha, nasze nogi wykonują serię ruchów, których nawet nie jesteśmy świadomi, aby utrzymać nas w pozycji pionowej. Ta praca skupiała się na kontroli postawy, która jest zaskakująco złożona” – wyjaśnia Helen Huang, główna autorka badania.

W tym badaniu naukowcy pracowali z pięcioma osobami, które miały amputację jednej nogi poniżej kolana. Uczestnicy badania otrzymali prototypową zrobotyzowaną protezę stawu skokowego, która reagowała na sygnały elektromiograficzne (EMG) wykrywane przez czujniki na nodze.

„Pracowaliśmy z osobami, które przeszły amputację poniżej kolana i powiedzieli nam, że utrzymanie stabilności za pomocą protez jest dużym wyzwaniem. To badanie pokazuje, że zrobotyzowane protezy kostki, sterowane sygnałami EMG, pozwalają użytkownikom osiągnąć tę naturalną stabilność – tłumaczy Helen Huang.

Uczestnicy badania zostali poproszeni o poddanie się serii testów z wykorzystaniem własnej protezy, a następnie z użyciem prototypowej protezy robota.

Czujniki umieszcza się nad mięśniami w miejscu amputacji. Kiedy uczestnik myśli o ruchu, sygnały elektryczne przesyłane są przez pozostałe mięśnie kończyny dolnej. Czujniki rejestrują te sygnały przez skórę i przekładają je na polecenia dla protezy.

„Odkryliśmy, że uczestnicy badania zachowywali znacznie lepszą równowagę podczas korzystania z prototypu robota i rzadziej potykali się lub upadali” – powiedział współautor badania Aaron Fleming.

Uczestnicy zostali również poproszeni o kołysanie się w przód i w tył, korzystając z konwencjonalnej protezy i prototypowej protezy robota. Wykorzystano czujniki do pomiaru aktywności mięśni w dolnej części ciała, aby zarejestrować wyniki.

W szczególności prototyp robota umożliwił uczestnikom badania zmianę strategii kontroli postawy. W przypadku osób pełnosprawnych stabilizacja zaczyna się od kostki. Ci, którzy stracili kończynę dolną, muszą zrekompensować brak kontroli kostki.

„Odkryliśmy, że użycie automatycznej kostki reagującej na sygnały EMG pozwala użytkownikom powrócić do instynktownej reakcji w celu utrzymania stabilności. Uważamy, że jest to odkrycie istotne klinicznie, ponieważ stabilność postawy stanowi ogromne wyzwanie dla osób korzystających z protez. Przeprowadzimy teraz większe badanie z udziałem większej liczby osób, aby wykazać znaczenie tej technologii” – mówi Helen Huang.