Postępy w neurotechnologii i protetyce otwierają nowe możliwości dla osób po amputacjach i z paraliżem. Naukowcy z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco opracowali przełomowe technologie, które przybliżają moment, gdy bioniczne protezy i interfejsy mózg-komputer staną się częścią codziennego życia. Nowoczesna proteza ręki, pozwalająca na precyzyjny chwyt i odczuwanie dotyku, oraz system sterowania robo-ramieniem wyłącznie myślami pokazują, jak połączenie zaawansowanych czujników, sztucznej inteligencji i symulacji układu nerwowego może zrewolucjonizować medycynę i rehabilitację. Każde z tych rozwiązań ma swoje unikalne cechy, ale łączy je wspólny cel – przywrócenie pacjentom swobody wykonywania codziennych czynności w naturalny i intuicyjny sposób.
Przełom w bionicznych protezach: sztuczna dłoń z ludzkim dotykiem
Naukowcy z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa zaprezentowali przełomową bioniczną protezę dłoni, która potrafi chwytać przedmioty w sposób przypominający ludzką rękę. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych czujników dotykowych i hybrydowej konstrukcji proteza nie tylko odtwarza siłę i precyzję chwytu, ale także rozpoznaje właściwości dotykanych obiektów.
Tradycyjne protezy rąk często mają ograniczoną funkcjonalność – są albo zbyt sztywne, co utrudnia precyzyjne ruchy, albo zbyt miękkie, przez co nie mogą skutecznie chwytać przedmiotów. Nowe rozwiązanie opracowane przez badaczy łączy oba podejścia. Sztuczna dłoń posiada szkielet wykonany w technologii druku 3D oraz elastyczne przeguby wypełnione powietrzem, które pozwalają jej dostosowywać chwyt do kształtu i struktury trzymanych obiektów.
Jednym z kluczowych elementów tej technologii są czujniki dotykowe inspirowane ludzką skórą. Proteza została wyposażona w trzy warstwy sensorów, które umożliwiają wykrywanie nie tylko samego kontaktu z przedmiotem, ale także jego tekstury, twardości i ewentualnego ruchu w dłoni. Dzięki temu użytkownik może uzyskać bardziej naturalne odczucia podczas korzystania z protezy.
Innowacyjność nowej protezy wynika z zastosowania technologii hybrydowej, łączącej sztywne elementy (kości, szkielet 3D) z miękkimi strukturami (gumowe przeguby, wypełnione powietrzem palce). W naturze podobne połączenie występuje w ludzkiej ręce, która składa się zarówno z twardych kości, jak i elastycznych tkanek miękkich.
Naukowcy wykorzystali także analizę elementów skończonych – technikę inżynieryjną służącą do symulowania zachowania obiektów pod wpływem różnych sił. Pozwoliło to zoptymalizować ruchy protezy i dostosować je do rzeczywistych warunków użytkowania.
Ważny krok w rozwoju neuroprotetyki – interfejs myślowy
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco (UC San Francisco) dokonali istotnego przełomu w temacie rozwoju interfejsu mózg-komputer (BCI). Dzięki nowemu systemowi sparaliżowany mężczyzna odzyskał zdolność kontroli nad przedmiotami, sterując robotycznym ramieniem wyłącznie siłą myśli. To pierwszy przypadek, w którym takie urządzenie działało przez rekordowe siedem miesięcy bez konieczności ciągłych regulacji – wcześniejsze systemy traciły skuteczność już po kilku dniach.
Interfejs mózg-komputer (BCI) to system pozwalający komunikować się z maszynami bezpośrednio za pomocą impulsów nerwowych. W tym przypadku pacjentowi na powierzchni mózgu wszczepiono miniaturowe czujniki rejestrujące aktywność neuronów podczas wyobrażania sobie ruchów ręki. Dane te są przesyłane do komputera, gdzie zaawansowane algorytmy AI przekształcają je w polecenia sterujące robotycznym ramieniem. Dzięki tej technologii pacjent mógł podnosić i przenosić przedmioty, a nawet otwierać szafkę, wyjmować kubek i napełniać go wodą.
Jednym z największych wyzwań w dotychczasowych badaniach nad BCI była zmienna z dnia na dzień aktywność mózgu – wcześniejsze systemy traciły skuteczność po krótkim czasie, ponieważ nie potrafiły dostosować się do tych subtelnych zmian.
Nowe podejście badaczy z UCSF rozwiązało ten problem poprzez zastosowanie neuromorficznego kodowania – metody inspirowanej sposobem, w jaki ludzki układ nerwowy przetwarza informacje. Algorytm AI potrafi śledzić zmiany w aktywności mózgu i dynamicznie się do nich dostosowywać, co pozwoliło utrzymać stabilne działanie systemu przez rekordowe siedem miesięcy.
Przyszłość neuroprotez i interfejsów mózg-komputer
Technologie opracowywane przez naukowców z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa i UCSF pokazują, że jesteśmy w przededniu tworzenia protez i interfejsów, które nie tylko zastąpią utracone funkcje motoryczne, ale także zapewnią naturalne doznania dotykowe oraz intuicyjne sterowanie za pomocą myśli. To przełomowy moment w rozwoju neuroprotez, który może diametralnie zmienić życie osób z niepełnosprawnościami.
Choć badania nad tymi technologiami nadal trwają, dotychczasowe osiągnięcia dowodzą, że integracja zaawansowanych czujników, sztucznej inteligencji i interfejsów neuronowych może przywrócić pacjentom realne poczucie kontroli nad własnym ciałem. Wprowadzenie bionicznych protez zdolnych do precyzyjnych ruchów i odczuwania dotyku oznacza, że granica między człowiekiem a technologią zaciera się coraz bardziej.
Dodaj komentarz