Επιστήμονες του MIT έφτιαξαν βιονικό πόδι που χαρίζει σε ακρωτηριασμένους φυσικό βάδισμα

Οι ακρωτηριασμένοι που αποκτούν τα νέας γενιάς βιονικά πόδια μπορούν να περπατούν με φυσικό τρόπο και κανονική ταχύτητα, έπειτα από μια «θαυματουργή» επιστημονική ανακάλυψη.

Τα ρομποτικά πόδια, που κατασκευάστηκαν από επιστήμονες και μηχανικούς στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT), χρησιμοποιούν ηλεκτρόδια και έναν υπολογιστή για να αποκωδικοποιήσουν τις συσπάσεις των μυών σε ένα ακρωτηριασμένο πόδι ώστε να μετατρέπουν τις «φανταστικές» κινήσεις σε πραγματικά βήματα.

Ο εγκέφαλος του ακρωτηριασμένου ελέγχει όλες τις κινήσεις και του επιτρέπει να περπατάει κανονικά, χωρίς να χρειάζεται να εστιάσει συνειδητά στο πώς να κινήσει το πόδι του.

Τα δεδομένα δείχνουν ότι οι άνθρωποι που χρησιμοποιούν αυτά τα βιονικά πόδια περπατούν κατά 41% ταχύτερα από εκείνους με παλαιότερης τεχνολογίας προσθετικά πόδια και με ταχύτητα ισοδύναμη με εκείνη των ατόμων με άθικτα άκρα, όπως γράφει η Telegraph.

Οι επιστήμονες συνεργάστηκαν με επτά ασθενείς, με το ένα πόδι ακρωτηριασμένο κάτω από το γόνατο, για μια επέμβαση κατά την οποία συνδέονται ζεύγη μυών που κινούν ένα πόδι, γνωστά ως μυονευρικές διεπαφές αγωνιστή-ανταγωνιστή (AMI).

Αυτοί οι άνθρωποι έλαβαν το προσθετικό ρομποτικό πόδι και διαπιστώθηκε ότι περπατούσαν ευκολότερα, πιο γρήγορα και πιο φυσικά, σε σύγκριση με επτά ακρωτηριασμένους με ένα πόδι κάτω από το γόνατο που έκαναν τις παραδοσιακές επεμβάσεις και προθέσεις.

«Διαπιστώσαμε μια αξιοσημείωτη βελτίωση στην ικανότητα κάθε ασθενούς με ακρωτηριασμό AMI να περπατά με κανονική ταχύτητα, να περνάει εμπόδια καθώς και να ανεβαίνει και να κατεβαίνει σε σκαλοπάτια και πλαγιές», είπε ο συγγραφέας της μελέτης Hugh Herr, καθηγητής στο MIT.

«Αυτή είναι η πρώτη μελέτη για την προσθετική στην Ιστορία που δείχνει μια πρόσθεση ποδιού υπό πλήρη νευρική διαμόρφωση και στην οποία εμφανίζεται ένα φυσικό ή βιομιμητικό βάδισμα. Καμία προηγούμενη μελέτη δεν μπόρεσε να δείξει αυτό το επίπεδο ελέγχου του εγκεφάλου που παράγει ένα φυσικό βάδισμα, καθώς το ανθρώπινο νευρικό σύστημα ελέγχει την κίνηση, όχι ένας ρομποτικός αλγόριθμος».

Περίπου 60 άνθρωποι στον κόσμο έχουν υποβληθεί σε διαδικασία AMI, η οποία μπορεί να γίνει κατά τη διάρκεια του ακρωτηριασμού ή αργότερα, ωστόσο οι επιστήμονες λένε ότι οι βελτιωμένες κινητικές ικανότητες θα μπορούσαν να την καταστήσουν σύντομα το πρότυπο αποκατάστασης για τους ακρωτηριασμούς.

«Οι μύες είναι συνδεδεμένοι σε φυσικά ζεύγη», εξήγησε ο καθηγητής Herr. «Οταν ένα άτομο σκέφτεται και κινεί το μέλος-φάντασμα, αισθάνεται το άκρο να κινείται με φυσική δυναμική. Οταν γίνεται αυτό, οι σωματικοί μύες κινούνται φυσικά, όπως έκαναν κάποτε, όταν το άτομο είχε ένα άθικτο μέλος.

Τοποθετούμε ηλεκτρόδια δίπλα σε κάθε μυ και ένας μικρός υπολογιστής πάνω στο τεχνητό μέλος αποκωδικοποιεί αυτά τα σήματα, επιτρέποντας τις φυσικές κινήσεις της ρομποτικής πρόσθεσης.

Αυτό που συμβαίνει τότε είναι θαυματουργό: Οι ασθενείς που έχουν αυτή τη διεπαφή είναι σε θέση να κινούνται πραγματικά χωρίς να το σκέφτονται, ακριβώς όπως αν έχει κανείς άθικτα βιολογικά μέλη.

Αν και το άκρο τους είναι κατασκευασμένο από τιτάνιο και σιλικόνη, έχει απόλυτα φυσική αίσθηση και κινείται χωρίς συνειδητή σκέψη».

«Ενα κρίσιμο βήμα μπροστά»

Ο καθηγητής Herr, ο οποίος έχει χάσει και ο ίδιος και τα δύο πόδια του από κρυοπαγήματα έπειτα από ένα ατύχημα σε αναρρίχηση, το 1982, σκέφτεται τώρα να υποβληθεί σε διαδικασία αποκατάστασης AMI ώστε να προετοιμάσει τα άκρα του να δεχτούν τα βιονικά πόδια.

«Σκέφτομαι να το κάνω και για τα δύο μου πόδια τα επόμενα χρόνια», είπε.

Η σημαντική καινοτομία, λένε οι επιστήμονες, είναι ότι η συσκευή επιτρέπει στον εγκέφαλο να ελέγχει όλες τις κινήσεις του ποδιού δημιουργώντας ένα βάδισμα πανομοιότυπο με αυτό των αρτιμελών ατόμων.

«Αυτή η μελέτη είναι ένα κρίσιμο βήμα προς τα εμπρός, με μακροπρόθεσμο στόχο τον πλήρη νευρωνικό έλεγχο», είπε ο καθηγητής Herr.

Οι επιστήμονες ελπίζουν να βελτιώσουν τα ηλεκτρόδια, τα οποία επί του παρόντος δεν είναι επεμβατικά, ώστε να κάνουν το πόδι πιο ακριβές. Γίνονται έρευνες για να εφαρμοστούν τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Nature Medicine, και σε άτομα με ακρωτηριασμένους βραχίονες και άτομα με κινητικές καταστάσεις παράλυσης.

«Ο εγκέφαλος ελέγχει τη θέση του ρομπότ, τον τρόπο με τον οποίο σπρώχνει το έδαφος και τη δύναμη με την οποία το κάνει, για πρώτη φορά στην Ιστορία», είπε ο καθηγητής Herr, ο οποίος έχει καταθέσει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την τεχνολογία.

«Δεν θα περάσει πολύς καιρός προτού η τεχνολογία γίνει διαθέσιμη για κλινική φροντίδα», κατέληξε.