Yeni Nesil Protezler: Zihinle Hareket Eden Biyonik Bacaklar

Zihinle kontrol edilen bir protez, kullanıcının vücudunun bir parçası gibi hissediyor ve yürümeyi kolaylaştırmayı vaat ediyor. 

Birisi bacağının bir kısmını kaybettiğinde, bir protez dolaşmayı kolaylaştırabilir. Ancak çoğu protez statik, hantaldır ve hareket ettirilmesi zordur. Yeni bir sinirsel arayüz, biyonik bir bacağı uyluktaki sinir uçlarına bağlayarak beynin bacağı kontrol etmesini sağlar.  Açıklanan yeni cihaz, alt bacak amputasyonu olan kişilerin protezlerini kendilerinin bir parçası gibi hissetmelerine yardımcı olabilir.

Çalışmanın önde gelen yazarlarından biri olan MIT biyofizikçisi  “Bir hastaya ‘Vücudunuz nedir?’ diye sorduğunuzda protezi dahil etmezler.” diyor. İş onun için kişiseldir: 17 yaşındayken bir tırmanma kazasında her iki alt bacağını kaybetti. Beynin proteze bağlanmasının onu birinin anatomisinin daha fazla bir parçası gibi hissettirebileceğini ve bunun olumlu bir duygusal etki yaratabileceğini söylüyor.

Sinirsel arayüzü bir proteze bağlamak iki adımda gerçekleştirilir. İlk olarak hastalar ameliyat olurlar. Alt bacak amputasyonundan sonra, kaval ve baldır kaslarının bir kısmı hala kalır. Operasyon, ayak bileğini yukarı doğru esnetmek için kasılan kaval kasını, bu harekete karşı koyan baldır kasına bağlar. Protez de bu noktada takılabilir. Bu kasların kalıntılarının yeniden bağlanması, protezin daha dinamik bir şekilde hareket etmesini sağlayabilir. Ayrıca fantom uzuv ağrısını da azaltabilir ve hastaların takılıp düşme olasılığı daha az olur.

2018’de ameliyatı geçiren bir para-atlet  “Ameliyat tek başına ayakta duruyor” diyor. “Bacaklarımın geri döndüğünü hissediyorum.” Ancak protez sinir sistemine bağlı olmadığında doğal hareketler hala sınırlıdır.

İkinci adımda, yüzey elektrotları, alt bacağı hareket ettirme niyetini gösteren beyinden baldır ve kaval kaslarına sinir aktivitesini ölçer. Biyonik bacaktaki küçük bir bilgisayar bu sinir sinyallerini çözerek bacağı buna göre hareket ettirir ve hastanın bacağı daha doğal bir şekilde hareket ettirmesine izin verir.

Araştırmacı “Eğer sağlam biyolojik uzuvlarınız varsa, örneğin merdivenlerden yukarı ve aşağı inebilir ve bunu hiç düşünmezsiniz. Bu istem dışı bir durumdur.” diyor. “Hastalarımızda da durum böyle, ancak uzuvları titanyum ve silikondan yapılmış.”

Yazarlar, sinirsel arayüz kullanan yedi hastanın hareket kabiliyetini ameliyat olmayan hastalarla karşılaştırdılar. Sinirsel arayüz kullanan hastalar %41 daha hızlı yürüyebiliyor, eğimli yüzeylere ve merdivenlere tırmanabiliyorlardı. Ayrıca engelleri daha çevik bir şekilde aşabilirlerdi ve daha iyi bir dengeye sahiptiler. Ve protezin gerçekten bir araç değil, vücutlarının bir parçası gibi hissettiklerini ifade ettiler.

Çalışmaya dahil olmayan  biyomedikal mühendisi “Bu çok ileri görüşlü bir yaklaşım” diyor. “Uzuvlarımız ayakkabı gibi değil. Vücudumuzun üzerine giyilmezler. Kemikler, kaslar ve sinirler aracılığıyla vücudumuza ayrılmaz bir şekilde bağlıdırlar.”

Sınırlamalar var. Ameliyat amputasyon sırasında veya birkaç yıl sonra yapılabilir, ancak her hasta için eşit derecede iyi çalışmayacaktır. Örneğin, daha sonra yapılırsa, bazı kişilerin üst uyluk kasları tam faydayı görecektir. Kaval ve baldır kaslarını birbirine bağlayan ameliyat,Yurtdışındaki Kadın Hastanesi’nde standart bakım haline geldi. Ancak hastalara uzuvlarının tam sinirsel kontrolünü sağlayan yüzey elektrotları, klinik olarak uygulanmaya birkaç yıl uzaklıktadır. Ayrıca, sinirsel arayüzler yalnızca laboratuvar ortamında kullanılmış olup, gerçek dünyada nasıl dayanacaklarını bilmek önemli olacaktır.

Araştırmacı ekip, kullanıcılara protez uzuvları üzerinde daha fazla kontrol sağlamayı umuyor. Gelecekte, çabaları muhtemelen yüzey elektrotlarını kas dinamiklerini daha doğru bir şekilde takip edebilen manyetik kürelerle değiştirmeyi içerecek.

Araştırmacı, “Hedefimiz, vücutları gerçekten yeniden inşa etmek, vücutları yeniden inşa etmek.” diyor. Ve bu hırsı tam olarak başarmak için, “uzun vadeli hedefimiz sinirsel entegrasyon ve enkarnasyondur.”