Na co dzień nie zastanawiamy się, w jaki sposób wykonujemy zwykłe czynności, np. podnosimy przedmioty. Robimy to w zasadzie automatycznie – kiedy zbliżymy rękę do filiżanki z kawą, nasza dłoń od razu „układa" się w taki sposób, aby bezpiecznie chwycić i unieść ją do ust.

Odpowiadające za to mięśnie są sterowane przez mózg, który błyskawicznie przetwarza dane potrzebne do wykonania tej operacji. Jednak dla osób, które utraciły choćby jedną kończynę, te pozornie proste czynności stają się dużym problemem.

Protezy w ciągu ostatnich dziesięcioleci zmieniły się w niewielkim stopniu – są znacznie lepiej zaprojektowane, lżejsze i trwalsze, ale zasada działania jest wciąż taka sama – najlepsze protetyczne ręce są kontrolowane za pomocą sygnałów mioelektrycznych, czyli aktywności elektrycznej mięśni zarejestrowanej na powierzchni skóry kikuta. Takie sterowanie protezą wymaga koncentracji i zajmuje sporo czasu.

Smartproteza rąk

Nowa proteza, wynaleziona przez naukowców z uniwersytetu w Newcastle, działa w zupełnie inny sposób.

Prototyp bionicznej ręki wyposażono w specjalną kamerę, która w ułamku sekundy wykonuje zdjęcia obiektu, który znajdzie się w jej zasięgu, ocenia jego kształt, rozmiar i automatycznie „wyzwala" sekwencję ruchów sztucznej dłoni. Wszystko to robi w jednym, płynnym i szybkim procesie.

Naukowcy wykorzystali w badaniach technologię sztucznej inteligencji. Wprowadzili do pamięci komputera liczne obrazy obiektów i nauczyli go rozpoznawać i dostosowywać rodzaj chwytu w zależności od przewidywanej operacji. – Pokazaliśmy komputerowi np. zdjęcia kija, wiele obrazów tego przedmiotu wykonanych pod różnymi kątami, z różnych kierunków, w zmieniającym się oświetleniu i na różnym tle. Następnie zaprogramowaliśmy chwyt, jaki jest potrzebny, aby unieść kij do góry – wyjaśnia dr Ghazal Ghazaei, kierownik zespołu naukowców pracujących nad „ręką z oczami".

Kluczowym elementem bionicznej ręki jest kamera, która pozwala na określenie kształtu oraz rozmiaru obiektu. Komputer, podobnie jak nasz mózg, analizuje otrzymane dane i przypisuje obiekt do właściwej kategorii, której przyporządkowany jest odpowiedni rodzaj chwytu. Naukowcy zaprogramowali cztery typy przechwytywania: poprzez kciuk i palec wskazujący („szczypce"), trzy palce, wszystkie palce „zawinięte" na obiekcie (np. podniesienie pilota TV), wszystkie palce trzymające obiekt od góry.

Niewielka grupa osób z amputowanymi rękami już przetestowała nową protezę. Ponieważ ich opinie były bardzo pozytywne, naukowcy pracują teraz nad wdrożeniem wynalazku w szpitalu Freeman w Newcastle.

Technologia z Gwiezdnych Wojen

Ich praca jest częścią większego projektu badawczego, który uniwersytet w Newcastle prowadzi wspólnie z innymi brytyjskimi uczelniami. Ma on na celu opracowanie nowych urządzeń elektronicznych łączących się z siecią nerwów przedramion, umożliwiających dwukierunkową komunikację z mózgiem, m.in. stworzenie dłoni bionicznej, która może wyczuwać nacisk i temperaturę. Będzie ona przypominać sztuczną rękę Luke'a Skywalkera – elektrody w bionicznej kończynie owinięte zostaną wokół końców nerwów w ramieniu. W ten sposób mózg po raz pierwszy mógłby komunikować się bezpośrednio z protezą. ©?

masz pytanie, wyślij e-mail do autora: krzysztof.jozwiak@rp.pl