Schattierungen von Luke Skywalker? Bionische Fingerspitze lässt Amputee Feel Texturen

Mit Hilfe einer bionischen Fingerspitze, ein amputierten zum ersten Mal ist es gelungen, raue und glatte Texturen in Echtzeit zu fühlen, als ob die Fingerspitze natürlich mit seiner Hand verbunden waren.

Nachdem Luke Skywalker seine Hand abgeschnitten bei einem Duell mit Darth Vader in "Star Wars" bekam, erhielt die junge Jedi eine künstliche Hand, die ihm Halt und das Gefühl wieder geholfen. Wissenschaftler weltweit sind bestrebt, diese Vision aus Science Fiction Wirklichkeit mit Prothesen, die direkt in das Nervensystem von den Empfängern verdrahtet sind.

Forscher experimentierten mit amputierten Dennis Aabo Sørensen aus Dänemark, wer seine linke Hand während des Spielens mit Feuerwerk vor mehr als einem Jahrzehnt beschädigt. Ärzte amputierten sofort die Anhängsel, nachdem Sørensen in ein Krankenhaus gebracht worden war. [Bionischen Menschen: Top 10 Technologien]

"Ich fühle immer noch meine fehlende Hand – es ist immer in einer Faust geballt" Sørensen sagte in einer Erklärung.

Die Forscher hatten Sørensen mit eine bionische Hand verbunden, die half ihm zu sagen, ob ein Objekt in die Prothese gehalten weich oder hart, rund oder quadratisch wurde. Jetzt wollten die Wissenschaftler zu sehen, ob sie seine Fähigkeit, weitere subtile Merkmale, wie rau oder glatt Texturen erkennen verbessern konnten.

"Je mehr wir sind in der Lage, die Komplexität von den natürlichen Tastsinn, zu erreichen, desto mehr wird das Gerät verwendbar," Studie Co-Autor Silvestro Micera, Leiter der translationalen neural engineering Labor an der ETH Lausanne, sagte Live Science.

Die Forscher mit eine postage stamp Größe künstliche Fingerspitze Elektroden chirurgisch implantiert Nerven in Sørensens linken Oberarm über seine stumpf verbunden. Eine Maschine lief dann die bionische Fingerspitze über verschiedene Stücke aus Kunststoff, die mit glatten oder rauen Muster eingraviert wurden.

Sensoren in der künstlichen Fingerspitze erzeugt elektrische Signale, die in einer Reihe von elektrischen Stacheln, die Sprache des Nervensystems zu imitieren übersetzt wurden. Diese Spitzen wurden dann nach Sørensens Nerven geliefert.

"Eines der erstaunlichsten Dinge sahen wir während der Experimente war die Schnelligkeit des Lernprozesses,", sagte Studienautor Blei Calogero Oddo, einen Lichteffekt an der Sant'Anna School of Advanced Studies BioRobotics Institut in Pisa, Italien. "Dennis [Sørensen] konnte Textur etwa 15 Minuten nach der ersten Lieferung von elektrischen Spikes wahrnehmen."

Glatte und raue Oberflächen 96 Prozent der Zeit, womit er die erste Person in der Welt, Textur mit einem bionischen Gerät zu erkennen Sørensen unterscheiden könnte, sagte der Forscher. [Schönen Körper: die 5 seltsamsten Prothesen]

"Die Stimulation fühlte sich fast wie was ich mit meiner Hand, fühle mich würde" Sørensen sagte in der Erklärung. "Ich spürte die Textur Empfindungen an der Spitze des Zeigefingers der phantom Hand."

Die Forscher experimentierte auch mit nicht-Amputierte, die vorübergehend an der künstlichen Fingerspitze durch die Elektroden in Nerven in ihren Armen fest angebracht waren. Diese Freiwilligen waren in der Lage zu unterscheiden, raue und glatte Texturen nur etwa 77 Prozent der Zeit. Sørensen hat wahrscheinlich besser als die Freiwilligen nicht amputierten weil die Elektroden operativ in die amputierten Nerven implantiert wurden während sie so sicher nicht mit denen der nicht-Amputierte, angebracht wurden Oddo sagte.

Wenn die Forscher die Gehirne von Sørensen und die Freiwilligen nicht amputierten gescannt, fanden sie, dass Sørensen Hirnaktivität während der künstlichen Fingerspitze mit analog zu der von nicht-Amputierte mit ihren eigenen Fingern war. Dies deutet darauf hin, dass die Empfindungen aus der bionischen Fingerspitze genau das Gefühl der Berührung von echten Finger ähneln, so die Wissenschaftler.

Die Forscher haben bereits eine Handprothese die neuen Fingerspitze integriert. Micera sagten, sie planen für Patienten dieses erweiterte bionische Gerät in Experimenten vor Ende 2016 zu verwenden.

"Ich hoffe, wir haben Beweis für langfristigen Einsatz in zwei bis drei Jahre und Transfer in die klinische Praxis in fünf bis 10" Micera sagte.

Zur Zeit sagte die Fingerspitze Texturen auf eine Millimeter-Skala erkennen kann, Oddo. "Wenn es darum geht, ein Stück Holz aus einem Stück Papier, ein Stück Baumwolle, ein Stück Seide diskriminieren, und so weiter, diese Materialien unterscheiden sich auf eine noch feinere Ebene, auf einem Mikron-Niveau," sagte Oddo Leben Wissenschaft. Er fügte hinzu, dass sie entwickelten eine künstliche Fingerspitze, die solche feinen Texturen unterscheiden kann, und sie hoffen, Patienten, die es auf Gegenstände wie Kleidung zu testen.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert heute online (8. März) in der Zeitschrift eLife.

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