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l'arme bionique Premier-de-son-aimable remet des comportements naturels dans les patients présentant des amputations de membre supérieur

Les chercheurs de clinique de Cleveland ont conçu une arme bionique premier-de-son-aimable pour des patients présentant des amputations de membre supérieur qui permet à des porteurs de penser, se comporter et au fonctionnement comme une personne sans amputation, selon des découvertes neuves publiées en robotique de la Science.

L'équipe de recherche internationale clinique Clinique de Cleveland a développé le système bionique qui combine trois rôles importants - contrôle de moteur intuitif, contact et cinesthésie d'adhérence, la sensation intuitive de l'ouverture et fermeture la main. Les collaborateurs ont inclus l'université d'Alberta et l'université du Nouveau Brunswick.

Nous avons modifié un niveau de soins prothétique avec ce système bionique complexe qui permet à des porteurs de déménager leur arme prothétique plus intuitivement et de ressentir des sensations de contact et de mouvement en même temps. Ces découvertes sont une étape importante vers fournir à des gens l'amputation avec la réfection complète du fonctionnement naturel d'arme. »

Paul Marasco, Ph.D., principal enquêteur, professeur agrégé, le service de l'institut de recherches de Lerner de clinique de Cleveland du génie biomédical

Le système est le premier pour vérifier chacun des trois sensoriels et les fonctionnements de moteur dans une neural-machine relient d'un seul trait dans une arme prothétique. La surface adjacente de neural-machine branche aux nerfs du membre du porteur. Elle permet à des patients d'envoyer des impulsions nerveuses de leurs cerveaux au prothétique quand elles veulent l'employer ou déménager, et de recevoir l'information matérielle de l'environnement et de la transmettre par relais de nouveau à leur cerveau par leurs nerfs.

Le contrôle par retour de l'information bidirectionnel et le contrôle de l'arme artificielle ont permis à des participants à l'étude d'effectuer des tâches avec un degré d'exactitude assimilé comme gens de non-handicapés.

« Peut-être ce que nous étions les plus enthousiastes pour apprendre étions qu'elles ont effectué des jugements, des décisions et avons prévu et avons rectifié pour leurs erreurs comme une personne sans amputation, » a dit M. Marasco, qui aboutit le laboratoire pour l'intégration bionique. « Avec le membre bionique neuf, les gens s'est comporté comme elles avaient une main naturelle. Normalement, ces comportements de cerveau sont très différents entre les gens avec et sans la prosthétique de membre supérieur. » M. Marasco a également une nomination au centre d'épilepsie de Charles Shor de la clinique de Cleveland et au centre de technologie avancé de la plate-forme du centre médical de Cleveland VA.

Les chercheurs ont vérifié leur membre bionique neuf sur deux participants à l'étude avec les amputations de membre supérieur qui avaient précédemment subi sensoriel visé et le reinnervation de moteur - les procédures qui déterminent une surface adjacente de neural-machine en dirigeant à nouveau les nerfs amputés à la peau et aux muscles restants. En raison de la petite taille de l'étude, la recherche complémentaire sera importante.

Dans le reinnervation sensoriel visé, le contact de la peau avec de petits robots active les récepteurs sensoriels qui permettent à des patients de percevoir la sensation du contact. Dans le reinnervation visé de moteur, quand les patients pensent à déménager leurs membres, les muscles reinnervated communiquent avec une prothèse automatisée pour déménager de la même manière. Supplémentaire, les petits, puissants robots vibrent les récepteurs sensoriels kinesthétiques dans des ces mêmes muscles qui aide la prothèse des porteurs pour estimer que leur main et arme déménagent.

Tout en s'usant le prothétique avancé, les participants ont effectué des tâches réfléchies des comportements fondamentaux et quotidiens qui exigent la fonctionnalité de main et d'arme. Avec leurs outils avancés developpés récemment de bilan, les chercheurs évalués comment rendement avec le membre bionique comparé à celui des gens de non-handicapés et des gens avec les amputations qui ont les dispositifs prothétiques traditionnels. Ils également comparés comment les gens avec le prothétique avancé allé quand les trois modalités sensorielles et de moteur ont été activées ensemble contre individuellement.

Selon M. Marasco, parce que les gens avec la prosthétique traditionnelle ne peuvent pas se sentir avec leurs membres, ils se comportent différemment que des gens sans amputation tout en complétant attribue pendant la vie quotidienne. Par exemple, les porteurs traditionnels de prothèse doivent continuellement observer leur prothétique tout en en utilisant l'et ont la panne apprenant à rectifier pour les erreurs quand ils appliquent trop ou peu de force avec leur main.

Avec l'arme artificielle neuve et les outils avancés de bilan, les chercheurs pourraient voir que le cerveau et les stratégies comportementales des participants à l'étude ont changé pour apparier ceux d'une personne sans amputation. Ils n'ont plus dû observer leur prothèse, ils pourraient trouver des choses sans examen, et ils pourraient plus effectivement correct pour leurs erreurs.

« Au cours de la dernière décennie ou deux, avancements en prosthétique ont aidé des porteurs à réaliser une meilleure fonctionnalité et manager la vie quotidienne sur leurs propres moyens, » a dit M. Marasco. « Pour la première fois, les personnes avec des amputations de membre supérieur peuvent maintenant de nouveau « pensent » comme une personne apte, qui reste pour offrir à des porteurs de prothèse les niveaux neufs de la réintégration sans joint de nouveau dans la vie quotidienne. »

Au delà de cette étude, les mesures neuves de résultats ont associé au comportement et à la fonctionnalité de cerveau que l'équipe internationale développée pour évaluer le système bionique peut être appliquée à n'importe quel membre supérieur prothétique ou à déficit qui comportent la sensation et le mouvement.

L'étude a été financée en partie par l'Agence de la défense pour les projets de recherche avancés, une arme de recherche et développement du Ministère de la Défense. En 2018, M. Marasco publié un papier séminal en médicament de translation de la Science sur une méthode neuve de remettre la sensation naturelle de mouvement dans les patients avec les armes prothétiques.

Source:
Journal reference:

Marasco, P.D., et al. (2021) Neurorobotic fusion of prosthetic touch, kinesthesia, and movement in bionic upper limbs promotes intrinsic brain behaviors. Science Robotics. doi.org/10.1126/scirobotics.abf3368.