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Weltneuheit: Bionische Fingerspitze ermöglicht dem Amputierten Textur zu fühlen
Ein Mann aus Dänemark ist der erste Amputierte der Welt geworden, der mit Hilfe einer bionischen Fingerspitze, die mit den Nerven seines Oberarms verbunden ist, Texturen in Echtzeit spürt.
Mit der bionischen Fingerspitze kann ein Amputierter verschiedene Texturen in Echtzeit mit 96% Genauigkeit unterscheiden.
Bildnachweis: Hillary Sanctuary / EPFL
Dennis Aabo Sørensen, der vor mehr als einem Jahrzehnt bei einem Feuerwerksunfall seine Hand verlor, sagte, dass die Empfindungen, die er mit dem neuartigen Gerät verspürte, fast dieselben seien wie die, die er mit seiner echten Hand fühlte.
Die Entwickler der künstlichen Fingerspitze, darunter Silvestro Micera von der Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz, sagen, die Entwicklung bringt uns der "sensorischen Wiederherstellung in der nächsten Generation von neuro-prothetischen Händen" näher.
Im Jahr 2014, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine weitere bionische Kreation von Micera und Kollegen: eine sensorisch verbesserte künstliche Hand.
Sørensen wurde der erste Amputierte, der Objekte in Echtzeit mit der künstlichen Hand fühlte; er war in der Lage, die Form und Konsistenz von Objekten mit dem Gerät sowie die Stärke seiner Griffe auf ihnen zu erkennen.
Jetzt hat Sørensen den Titel des weltweit ersten Amputierten gewonnen, um mit einer neuartigen bionischen Fingerspitze zwischen verschiedenen Texturen - Rauheit und Glätte - unterscheiden zu können.
Die bionische Fingerspitze ermöglichte die genaue Erkennung von rauen, glatten Texturen
Die künstliche Fingerspitze besteht aus einer Reihe von Sensoren, die mit Elektroden verbunden sind, die in den Nerven von Sørensens Oberarm implantiert sind.
Die Bewegung der bionischen Fingerspitze wurde von einer Maschine gesteuert, die das Gerät über eine Vielzahl von strukturierten Kunststoffen bewegte, von denen einige glatt und etwas rauh waren.
Die Sensoren in der bionischen Fingerspitze erzeugten ein elektrisches Signal, während sich die Vorrichtung über den Kunststoff bewegte. Dieses Signal wurde in eine Anzahl von elektrischen Spitzen umgewandelt, die die Signalisierung des Nervensystems nachahmen und Berührung simulieren.
Mit der bionischen Fingerspitze konnte Sørensen zwischen den rauhen und glatten Kunststoffen mit einer Genauigkeit von 96% unterscheiden.
"Die Stimulation fühlte sich fast so an, wie ich es mit meiner Hand fühlen würde", sagt Sørensen. "Ich fühle immer noch meine fehlende Hand, sie ist immer in einer Faust geballt. Ich spürte die Texturempfindungen an der Spitze des Zeigefingers meiner Phantom-Hand."
Das Findings Show-Gerät kann sicher in Nichtamputierten getestet werden
In einer Studie in der Zeitschrift veröffentlicht eLife, Micera und Kollegen testeten die Wirksamkeit der bionischen Fingerspitze zur Identifizierung von Texturen mit vier Nicht-Amputierten.
Die Forscher nutzten die Mikrostimulation der Nadel, bei der eine kleine Nadel verwendet wurde, um den bionischen Finger durch eine Elektrode, die in den Mittelnerv des Oberarms implantiert wurde, vorübergehend an die Teilnehmer zu befestigen. Der Nervus medianus versorgt Teile des Unterarms und der Hand mit motorischer und sensorischer Stimulation.
Die Teilnehmer wurden dann gebeten, zwischen rauhen und glatten Texturen zu unterscheiden; Sie konnten dies mit einer Genauigkeit von fast 77% erreichen.
Um festzustellen, ob die vom bionischen Finger erzeugten Berührungsempfindungen denen eines echten Fingers ähnelten, verglichen die Forscher die Gehirnwellen der Teilnehmer, indem sie den bionischen Finger und ihren eigenen Finger benutzten, um verschiedene strukturierte Oberflächen zu berühren.
Die Forscher fanden heraus, dass die Regionen des Gehirns, in denen der bionische Finger und der aktive Finger aktiviert waren, bei jedem Teilnehmer vergleichbar waren, was darauf hindeutet, dass die Empfindungen, die der bionische Finger empfand, denen ähnelten, die natürlich gefühlt wurden.
Das Team sagt, dass ihre Ergebnisse vielversprechend sind; Sie zeigen, dass die Nadelmikrostimulation ähnlich wie implantierte Elektroden sensorische Informationen liefert. Das heißt, die künstliche Fingerspitze kann entwickelt und sicher an Nichtamputierten getestet werden, ohne dass eine Operation erforderlich ist.
Zu ihren Gesamtergebnissen kommentieren die Forscher:
"Die vielversprechenden Ergebnisse, die mit Mikrostimulation bei vier intakten Probanden erzielt wurden, kombiniert mit robusten translationalen Indikationen aus dem Hybridmodell und einem exzellenten Ergebnis von einem Amputierten, lassen vermuten, dass neuromorphe Stimulation ein natürliches und effektives Werkzeug zur Hervorrufung von Texturunterscheidungsfähigkeiten über Handprothesen sein könnte . "
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