ŠtudentEdini pravi spletni portal za mlade

Nedavno odkritje, da lahko amputiranci čutijo toploto v svojem amputiranem udu s pomočjo termoreceptorjev, nameščenih na zdravi roki, bo spremenilo svet protetike, napovedujejo raziskovalci.

Termoreceptorji omogočajo zaznavo temperature

V telesu imamo ljudje več različnih receptorjev, ki nam pomagajo zaznavati svet okoli nas. Ko se pogovarjamo o bolečini ali zaznavanju temperaturnih dražljajev so pomembni nociceptorji in termoreceptorji.

Termoreceptorji v koži nam omogočajo razlikovanje med hladnim in toplim. V koži imamo več receptorjev, ki nam pomagajo pri zaznavi hladnega, kot receptorjev, ki nam pomagajo pri zaznavi toplega. Te receptorje imamo povsod v koži, so adaptivni in lahko zaznavajo absolutno temperaturo ali spremembe v temperaturi.

Nociceptorji pa so receptorji, ki nam pomagajo zaznati bolečino. Le ti v kombinaciji s termoreceptorji lahko pomagajo, da zaznamo nekaj, kar je ledeno mrzlo ali žgoče vroče. Ti receptorji načeloma sprejemajo zgolj signale, ki vzburijo njihova receptivna mesta, vendar pa lahko kot posledica poškodb živčnega sistema začnemo v telesu zaznavati nevropatsko bolečino, katere del je fantomska bolečina, ki jo razlagamo kot bolečino v manjkajočem udu.

Izdelava biotonične protetike

Kar se raziskovalci trudijo ustvariti čim boljše proteze, ki bi amputirancem lahko vrnile čim bolj polne občutke, so bili navdušeni, ko so ugotovili, da lahko povrnejo tudi temperaturno senzoriko. Naleteli so na odkritje o temperaturni povratni informaciji, ki daleč presega njihova pričakovanja.

Če na podlaket nepoškodovanega posameznika položite nekaj vročega ali mrzlega, bo ta oseba začutila temperaturo predmeta lokalno, neposredno na podlakti. Toda pri amputiranih osebah se ta občutek temperature na preostali roki lahko čuti tudi v fantomski, manjkajoči roki.

To so dosegli s pomočjo termičnih elektrod, imenovanih termod. Amputiranci so s pomočjo le teh lahko ugotovili, ali se dotikajo vročega ali hladnega predmeta. Navdušilo pa je tudi razkritje, da lahko ločijo med predmeti iz bakra, plastike ali stekla. Testiranje pa je bilo uspešno na 17 od 25t udeležencev. Študija je bila objavljena v reviji Science.

Želja po realističnem bioničnem dotiku

Projekcija temperaturnih občutkov v fantomski ud je privedla do razvoja nove bionske tehnologije, ki protetiko opremi z neinvazivno temperaturno povratno informacijo, ki omogoča amputirancem, da razločijo, česa se dotikajo.

»Temperaturna povratna informacija je bistvena za posredovanje informacij, ki presegajo dotik, vodijo v občutke naklonjenosti. Smo družabna bitja in toplina je pomemben del tega,« pravi Silvestro  Micera, predsednik fundacije Bertarelli za translacijski nevroinženiring, profesor na EPFL in SSSA, ki je tudi sovoditelj študije.

»Prvič, po mnogih letih raziskav v mojem laboratoriju, ki so pokazale, da je mogoče informacije o dotiku in položaju uspešno posredovati, predvidevamo možnost obnovitve vseh bogatih občutkov, ki jih lahko nudi naravna roka,« je še dodal.

Protip Minitouch

Za dotično študijo sta Solaiman Shoku in Silvestro Micera razvila Minitouch napravo, ki zagotavlja toplotno povratno informacijo in posebej izdelana za integracijo v nosljive naprave. Deluje tako, da se namesti na prst protetike, ki lahko nato prevede temperaturo predmeta, ki se ga posameznik dotika, do kože na preostanku amputirane roke.

»Ko smo predstavili možnost povratnega občutka temperature na fantomskem udu ali možnost občutka stika z različnimi materiali, smo dobili veliko pozitivnih povratnih informacij. In na koncu nam je uspelo pridobiti več kot 25 prostovoljcev v manj kot dveh letih,« pravi Federico Morosato, ki je bil odgovoren za organizacijo kliničnega vidika preskušanj v Centro Protesi Inail.

Pacientom to omogoča lažjo povezavo s prostetiko

»Ko se z roko dotaknem štora, čutim mravljinčenje v svoji manjkajoči roki, svoji fantomski roki. Toda čutiti nihanje temperature je nekaj drugega, nekaj pomembnega … nekaj lepega,« pravi Francesca Rossi. Francesca prihaja iz Italije in je sodelovala v omenjeni študiji. Je ena od 17 pacientk, ki je začutila svojo fantomsko, manjkajočo roko, spremembo temperature zahvaljujoč novi tehnologiji EPFL.

»Temperaturna povratna informacija je prijeten občutek, ker čutite ud, fantomski ud, v celoti. Ne počutite se več fantomsko, ker je vaš ud nazaj,« nadaljuje Rossi.

»Posebnega pomena je, da pacient dojema fantomske toplotne občutke kot podobne toplotnim občutkom, ki jih doživlja nepoškodovana roka,« pojasnjuje Solaiman Shokur, višji znanstvenik nevroinženir EPFL, ki je sovodil študijo. Kot so znanstveniki pričakovali, pa drži, da je preslikava temperaturnih občutkov za vsakega pacienta drugačna in edinstvena.

Želja po popravilu človeškega telesa

Pred skoraj desetletjem so Micera in sodelavci v realnem času zagotovili senzorične povratne informacije o prijemanju predmetov. Nato so izboljšali ločljivost na dotik, tako da so na zanesljiv način zagotovili povratne informacije o teksturi in položaju predmeta. Poleg tega so odkrili, da amputiranci začnejo utelešati svojo protetično roko, če dobijo senzorično povratno informacijo. Da bi še izboljšali senzorično informacijo, pa so jo dovedli neposredno v njihov nedotaknjeni živčni sistem. Dodaten občutek temperaturne povratne informacije je še en korak k izgradnji bionične protetike za popravilo človeškega telesa. Natančna nastavitev temperaturnih občutkov in njihova integracija v nosljivo napravo, ki jo je mogoče preslikati za vsakega bolnika, sta del naslednjih korakov.

Pomembno je, da pacientom, ki so izgubili del njihovega telesa, do največje možne mere pomagamo, da se lahko ponovno integrirajo v življenje. Čudovit napredek je, da poleg funkcionalne protetike, le to izdelamo tako, da amputirancem vrne del tega, kar so izgubili.