بازگرداندن حس حرکت به دست مصنوعی با مغناطیس
پژوهشگران می‌گویند مغناطیس‌های کوچک کاشته‌شده در عضلات می‌توانند به دست مصنوعی این حس را بدهند که به‌طور طبیعی باز و بسته شوند.
به گزارش سیناپرس، وقتی چشمانتان بسته است، می‌توانید مشت کنید یا دستتان را به سمت چیزی دراز کنید، بدون اینکه لازم باشد به دستتان نگاه کنید. این توانایی به یک حس پنهان به نام حس حرکت (kinesthesia) وابسته است که به مغز می‌گوید عضلات و اندام‌ها چگونه حرکت می‌کنند. پس از قطع عضو، این جریان اطلاعات حسی مختل می‌شود و حتی حرکات ساده با دست مصنوعی دشوارتر و غیرطبیعی می‌شود.
اکنون پژوهشگران به رهبری مدرسه مطالعات پیشرفته سانت‌آنا در پیزای ایتالیا، با همکاری کلینیک کلیولند، سرنخ‌های تازه‌ای درباره نحوه تفسیر این سیگنال‌های حرکتی توسط مغز کشف کرده‌اند. یافته‌های آن‌ها که در مجله سایِنس اَدوَنسِز/ Science Advances منتشر شده، نشان می‌دهد مغز حرکات انگشتان را به‌صورت الگوهای هماهنگ درک می‌کند، نه حرکات جداگانه. این کشف می‌تواند به ساخت دست‌های مصنوعی کمک کند که طبیعی‌تر حرکت می‌کنند و حس حرکت را هم بازمی‌گردانند.
مغناطیس‌هایی که حس حرکت می‌سازند
لرزاندن یک عضله می‌تواند به فرد این حس را بدهد که اندامش در حال حرکت است؛ اما اعمال لرزش از بیرون بدن، پوست را هم تحریک می‌کند. در نتیجه، مغز هم‌زمان سیگنال‌های مربوط به حرکت عضله و لمس پوست را دریافت می‌کند و نمی‌تواند به‌راحتی آن‌ها را از هم تشخیص دهد. دستگاه ساخته‌شده در سانت‌آنا، عضلات را از طریق مغناطیس‌های کوچکی که در ساعد باقی‌مانده کاشته می‌شوند هدف می‌گیرد. این مغناطیس‌ها بدون تحریک مستقیم پوست، لرزش‌هایی در داخل عضلات ایجاد می‌کنند. پژوهشگران این دستگاه را به دست میا (Mia Hand)، دست رباتیکی که شرکت پرنسیلیا (Prensilia) ساخته، متصل کردند.
آزمایش شش‌هفته‌ای
یک شرکت‌کننده ۳۴ ساله ایتالیایی این دستگاه را به مدت شش هفته آزمایش کرد. او حس می‌کرد دستش باز و بسته می‌شود و انگشتانش با الگوهایی نزدیک به حرکت طبیعی با هم حرکت می‌کنند.
فدریکو مازیرو (Federico Masiero)، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: این دستگاه منحصربه‌فرد است، چون از یک وسیله کاشته‌شده ساده و کم‌تهاجمی برای تحریک عضلات بدون تماس با پوست استفاده می‌کند. این روش می‌تواند کلید درک بهتر نحوه کنترل حرکتی انسان و بازیابی حس حرکت پس از قطع عضو باشد.
دو دستگاه متفاوت، یک الگوی مشترک
حس‌هایی که در آزمایش ایتالیا گزارش شد، شبیه تجربه شرکت‌کنندگانی بود که از دستگاه دیگری در کلینیک کلیولند استفاده کرده بودند. آن دستگاه از جراحی و رباتیک کمک می‌گیرد، در حالی که روش سانت‌آنا بر مغناطیس‌های کاشته‌شده تکیه دارد. هر دو دستگاه عضلات عمقی را می‌لرزانند تا حس حرکت ایجاد کنند.
در هر دو، کاربران حرکات هماهنگ انگشتان را حس می‌کردند، اما متوجه حرکات جداگانه نشدند. هر دو گروه پژوهشی همچنین دیدند که برخی اطلاعات حسی بدون اینکه کاربران بلافاصله متوجه شوند، پردازش می‌شود. این یافته‌ها نشان می‌دهد مغز بازخورد عضلانی را در سطحی ناخودآگاه‌تر از آنچه تصور می‌شد، به الگوهای حرکتی هماهنگ تبدیل می‌کند.
پاول ماراسکو (Paul Marasco)، استاد کلینیک کلیولند، می‌گوید: اینکه دو دستگاه کاملاً متفاوت به نتایج مشابهی رسیدند، یافته‌های ما را قانع‌کننده‌تر می‌کند. این دو دستگاه از روش‌های متفاوتی استفاده می‌کنند؛ بنابراین، شباهت نتایج نشان می‌دهد که یافته‌ها اتفاقی نیستند و واقعاً نحوه کار مغز را نشان می‌دهند. این موضوع به ما کمک می‌کند درمان‌ها و دستگاه‌هایی بسازیم که با سیستم عصبی همکاری طبیعی‌تری داشته باشند.
ترکیب کنترل مصنوعی با حس حرکت
چالش بعدی، استفاده هم‌زمان از مغناطیس‌های کاشته‌شده برای کنترل دست و ایجاد حس حرکت است. گروه پژوهشی قصد دارد موقعیت مغناطیس‌ها را دنبال کند تا دست مصنوعی را کنترل نماید و هم‌زمان با لرزاندن همان مغناطیس‌ها، حس حرکت را به کاربر برگرداند.
به نقل از ایرنا، هدف بلندمدت، ساخت یک وسیله کاشته‌شده دائمی است تا بتوان آن را فراتر از آزمایش اولیه شش‌هفته‌ای بررسی کرد. این پژوهش راه را برای ساخت نسل جدیدی از دست‌های مصنوعی هموار می‌کند که هم طبیعی‌تر حرکت می‌کنند و هم هنگام گرفتن اجسام، حس طبیعی‌تری به کاربر می‌دهند یعنی شباهت بیشتری به دست انسان دارند.
کریستیان چیپریانی (Christian Cipriani)، سازنده این دستگاه، می‌گوید: راه‌حل ما در قالب یک نمونه اولیه ساخته شد و وسیله کاشته‌شده برای دوام شش هفته طراحی شده بود. نتایج بسیار امیدوارکننده بود و ما را به بررسی یک راه‌حل کاشتنی دائمی ترغیب کرد تا بتوانیم این دستگاه را در دوره‌های طولانی‌تر و با تعداد بیشتری شرکت‌کننده مطالعه کنیم.
