Знаменитая идиома "видеть значит верить" недостаточно, чтобы помочь инвалидам с помощью протеза конечности. Многие люди с ампутированными конечностями отказываются от длительного использования протезной конечности, потому что их восприятие отсутствующей конечности просто не соответствует их протезу. Другими словами, их собственное восприятие отсутствующей конечности или представление о ней мозгом не совпадает с тем, что они видят о протезе.
Основная проблема двоякая. У людей с ампутированными конечностями все еще есть мысленное восприятие своей отсутствующей конечности, даже если она физически отсутствует, и эта так называемая фантомная конечность часто воспринимается намного меньше, чем потерянная конечность. Кроме того, имеющиеся в продаже протезы конечностей еще не обеспечивают сенсорную обратную связь, кроме того, что видит пациент, а это означает, что пациент не чувствует прикосновения к протезу и должен постоянно наблюдать за ним для правильного использования.
Обмануть мозг, чтобы воплотить протез конечности
Теперь, в рамках научного сотрудничества под руководством EPFL (Федеральная политехническая школа Лозанны), ученые показывают, что инвалиды действительно могут быть уверены, что протез руки принадлежит их собственному телу. Они делают это, используя "видеть значит верить" идиома, основанная на установленных исследованиях того, как мозг определяет, что принадлежит его собственному телу. Вместо того, чтобы использовать только зрение, они использовали комбинацию двух чувств: зрения и осязания. Результаты опубликованы сегодня в Журнале неврологии, нейрохирургии & Психиатрия.
"Мозг регулярно использует свои чувства, чтобы оценить, что принадлежит телу, а что внешнее по отношению к нему. Мы показали, как именно зрение и осязание могут быть объединены, чтобы обмануть мозг инвалида и заставить его почувствовать то, что он видит, создавая воплощение протезной руки с дополнительным эффектом, заключающимся в том, что фантомная конечность превращается в протез," объясняет Джулио Роньини из лаборатории когнитивного нейропротезирования EPFL, возглавляемой Олафом Бланке, в сотрудничестве с Сильвестро Мицера из EPFL и Scuola Superiore Sant’Anna в Италии. "Установка портативна, и однажды ее можно будет превратить в терапию, которая поможет пациентам навсегда воплотить в жизнь свои протезы."
У двух человек с ампутированными конечностями ученые создавали искусственные тактильные ощущения на кончике фантомного указательного пальца, стимулируя нерв пациента в культе. В то же время пациент носил очки виртуальной реальности, в которых указательный палец протезной конечности светился синхронно с введенными ощущениями прикосновения. Это сочетание виртуальной реальности с искусственными тактильными ощущениями выводит иллюзию резиновой руки на новый уровень.
Оба пациента сообщили, что чувствуют, будто протез руки принадлежит их собственному телу. Более того, когда их попросили оценить положение рук, у обоих пациентов возникло ощущение, будто их фантомная конечность перешла в протез. До эксперимента они оба сообщили, что фантомная рука была маленькой и напрямую связана с культей, как если бы фантомная конечность не имела предплечья, изменение размера, называемое "телескопирование" на научном жаргоне. Фактически, их фантомная конечность расширялась во время эксперимента и оставалась вытянутой до 10 минут после этого.
Эксперимент просто требует, чтобы пациент пассивно наблюдал два ощущения на кончике пальца, визуальное свечение и искусственное прикосновение, происходящие синхронно, чтобы произошло воплощение и разгибание фантомной конечности. Это первый раз, когда принципы мультисенсорной интеграции были адаптированы, чтобы вызвать воплощение протезной руки и уменьшение телескопирования, используя, в частности, интеграцию телесной мультисенсорной информации для создания связного опыта обладания телом.
Исследование основано на исследованиях, которые открыли новые возможности в протезировании. В 2014 году в рамках европейского сотрудничества под руководством EPFL ученые преодолели серьезное препятствие, предоставив инвалиду возможность чувствовать протезом руки в реальном времени. Информация о прикосновениях, поступающих от датчиков на кончиках пальцев протеза, обрабатывалась напрямую и передавалась в нервную систему через электроды, которые хирургическим путем были подключены к основным нервам культи. Потенциал этой технологии все еще исследуется, и в 2016 году ученые показали, что усовершенствованная протезная технология может даже помочь одному и тому же пациенту с ампутацией обнаруживать различия в текстуре.