Kyborgit tulevat – uudet käsiproteesit yhdistävät koneen ja ihmisen

Tutkijat ovat pyrkineet luomaan tuntoaistimuksen raajansa menettäneille.
Tiede 27.10.2014 07:30
Lauri Seppälä

Käsiproteeseja. Kuvituskuva. © Heikki Saukkomaa / Lehtikuva

Viime vuosina käsiproteesien ominaisuudet ovat kehittyneet isoin harppauksin. Niiden myötä on saavutettu jopa taso, jossa ollaan hyvin lähellä kyborgia, koneen ja ihmisen yhdistelmää.

Science Translational Medicine kertoo ruotsalaistutkijoiden kehittämästä käsiproteesista, joka on ollut vuoden kytköksissä ruotsalaisen rekkakuskin luihin, hermoihin ja lihaksiin.

Koska tämä ajatuksella ohjattava käsi on suoraan yhdistettynä luurankoon, tarjoaa se mekaanisen tasapainon. Kytkös hermoihin ja lihaksiin puolestaan mahdollistaa käden valvonnan biologisesti. Kyseessä on poikkeuksellisen tiivis kytkös koneen ja kehon välillä.

 

Tuntoaistimus on olennaisimpia asioita vuorovaikutuksessa maailman kanssa. Siksi tutkijat ovat jo vuosikymmeniä pyrkineet luomaan tuntoaistimuksen ihmisille, jotka ovat menettäneet raajojaan.

Clevelandin sotaveteraanien sairaalassa on nyt pystytty välittämään kahdelle onnettomuudessa kätensä menettäneelle pitkän aikavälin tunneaistimus muun muassa puuvillatukosta sekä liruvasta vedestä.

Tekniikka perustuu ”elektrodihihaan”, joka on sijoitettuna kolmen tärkeimmän hermon ympärille.

”Heti kun stimuloimme ensimmäisen koehenkilön hermoja, hän totesi tunteneensa kätensä ensimmäistä kertaa sen jälkeen, kun hänen kätensä oli amputoitu”, toteaa tutkimuksia johtanut apulaisprofessori Dustin Tyler New Scientist -lehdessä.

Elektrodien säätelyllä syntyi kosketuksen tuntemus, joka oli kuin se olisi ollut lähtöisin peukalon kärjestä, sitten etusormen kärjestä ja niin edelleen. Lopulta tutkijat saivat luotua kosketuksen tuntemuksen koko käden alueelle.

Koehenkilöt kuvasivat tuntoaistimuksiaan kihelmöiviksi, kutittaviksi ja pisteleviksi.

Tuntoaistimukset olivat siinä määrin vakuuttavia, että toinen koehenkilöistä kertoi poistuessaan laboratoriosta ikään kuin jättäneensä kätensä huoneeseen.

Seuraavaksi tutkijat selvittivät, mitä seuraisi sähköimpulssien eri taajuuksien ja intensiivisyyden vaihtelusta. Useiden kokeilujen jälkeen oli pääteltävissä kaava, joka vaaditaan elektrodeilta esimerkiksi kuulakärkikynän painalluksen sekä käden silittämisen tuntemukseen.

Jotta proteesista olisi hyötyä, sen on kyettävä päättelemään, millaiset tuntemukset ovat täsmällisiä käyttäjälle eri skenaarioissa. Anturit vastaanottavat erilaisten kosketusten ja paineen vivahteita ja lähettävät tiedon elektrodeille ja ne puolestaan synnyttävät oikeanlaisen stimulaation.

Proteesikäden herkkyyden selvittämiseksi tutkijat antoivat koehenkilöille tehtäväksi irrottaa kirsikkaryppäästä yksittäisiä kirsikoita silmät sidottuna.

Kun proteesin tuntoaistimus oli kytkettynä pois, koehenkilöt kykenivät irrottamaan 43 prosenttia kirsikoista murskaamatta niitä. Kun tuntoaistimus oli kytkettynä päälle, koehenkilöt saivat irrotettua 93 prosenttia kirsikoista ehjänä.

Myös odottamattomia terveyshyötyjä ilmeni. Ennen proteesien käyttöä koehenkilöt kertoivat tunteneensa aavekipuja, mutta kahden vuoden testijaksojen aikana molempien kivut vähenivät ja lopulta katosivat.