Metoda detekce nervových signálů ukazuje potenciál pro záměrnou kontrolu bionických protéz

I přes obrovský pokrok v posledních dvou desetiletích zůstává záměrná kontrola bionických protéz výzvou a předmětem intenzivního výzkumu. Nyní vědci z Lékařské univerzity ve Vídni a Imperial College London vyvinuli novou metodu pro přesnou detekci nervových signálů zbývajících po amputaci paže a jejich využití k ovládání umělé paže. výsledky studie, zveřejněno v deníku Přírodní biomedicínské inženýrstvíby mohly tvořit základ pro vývoj další generace protéz.

Nové (40kanálové) mikroelektrody byly implantovány do svalů tří účastníků studie po amputaci paže, které byly předtím znovu připojeny k nervům prostřednictvím procesu známého jako cílená svalová reinervace (TMR). Tento chirurgický zákrok přesměrovává nervové dráhy zbývající po amputaci na svaly, které jsou stále přítomné, čímž vytváří nová rozhraní, přes která lze získat nervové signály.

Kombinací chirurgické reinervace s implantovatelnými mikroelektrodami se vědcům z MedUni Vienna a Imperial College London poprvé podařilo přímo změřit aktivitu jednotlivých motorických neuronů – tzv. nervových buněk v mícha které přenášejí pohybové příkazy do svalů – a spojují jejich signální vzorce se specifickými pohybovými záměry. K dosažení tohoto výsledku účastníci v duchu prováděli různé pohyby fantomovou paží.

„Pomocí naší metody jsme byli schopni přesně identifikovat nervové signály které jsou základem například natažení prstu nebo ohnutí zápěstí,“ uvádí autor studie Oskar Aszmann, vedoucí klinické laboratoře pro bionickou rekonstrukci končetin na Klinice plastické, rekonstrukční a estetické chirurgie na MedUni Vienna.

Nadace pro vývoj bezdrátových implantátů

Analýza zaznamenaných vysoce diferencovaných nervových signálů také ukázala, že komplexní pohybové záměry zůstávají v nervovém systému neporušené i po amputaci a lze je matematicky rekonstruovat. To znamená, že tyto informace mohou být v budoucnu použity pro přesnou kontrolu bionických protéz.

„Jde o zásadní krok k tomu, aby bylo ovládání bionických končetin přirozenější a intuitivnější,“ říká Aszmann a zdůrazňuje relevanci výsledků studie.

Z dlouhodobého hlediska tyto poznatky povedou k vývoji takzvaného bioscreenu — systému, který vizualizuje složité nervové vzorce lidských pohybů a tvoří tak základ pro nové generace protéz. Současný výzkum tak pokládá základ pro vývoj bezdrátových implantátů, které dokážou přenášet nervové signály přímo a v reálném čase do bionických rukou nebo jiných asistenčních systémů.