משוב חושי חשוב עבור קטועי גפיים כדי להיות מסוגלים לחקור ולקיים אינטראקציה עם הסביבה שלהם. כעת, חוקרים פיתחו מכשיר המאפשר לקטועים לחוש ולהגיב לטמפרטורה על ידי אספקת מידע תרמי מקצה האצבע של התותבת לאיבר השיורי של הקטוע. מכשיר "MiniTouch", הוצג ב-9 בפברואר בכתב העת Med, משתמש באלקטרוניקה מהמדף, ניתן לשילוב בגפיים תותבות זמינות מסחרית, ואינו מצריך ניתוח. באמצעות היד התותבת הרגישה לתרמית, קטוע רגל בן 57 הצליח להבחין בין אובייקטים בטמפרטורות שונות ולמיין באופן ידני מגע גופני עם בני אדם אחרים.
זהו רעיון פשוט מאוד שניתן לשלב בקלות בתותבות מסחריות. הטמפרטורה היא אחד הגבולות האחרונים להחזרת התחושה לידיים רובוטיות. בפעם הראשונה, אנחנו ממש קרובים לשחזר את כל פלטת התחושות לקטועים".
סילבסטרו מיצרה, סופר בכיר של École Polytechnique Fédérale de Lausanne ו-Scuola Superiore Sant'Anna
הצוות הראה בעבר כי הטכנולוגיה התרמוסגישה שלהם יכולה לשחזר תרמוסנסציה פסיבית ב-17/27 קטועי גפיים. במחקר החדש, הם מראים שניתן לשלב את ה-MiniTouch בקלות בגפיים תותבות מסחריות וכי הוא מאפשר תרמוסנסציה פעילה במהלך משימות הדורשות משוב בין נוירונים תחושתיים ומוטוריים.
מעבר לחשיבות התפקודית של היכולת לחוש בחום ובקור, מידע תרמי יכול גם לשפר את תחושת ההתגלמות של קטועי הגפיים ואת יכולתם לחוות מגע רגשי. "הוספת מידע על טמפרטורה הופכת את המגע ליותר דומה לאדם", אומר הסופר הבכיר Solaiman Shokur (@SolaimanShokur) מ-École Polytechnique Fédérale de Lausanne. "אנחנו חושבים שהיכולת לחוש טמפרטורה תשפר את התגלמותם של קטועי גפיים – התחושה ש'היד הזו היא שלי'".
לשם כך, הם שילבו את ה-MiniTouch בתותבת האישית של זכר בן 57 שעבר קטיעה טרדיאלית 37 שנים קודם לכן על ידי קישור המכשיר לנקודה על איבר שיורית של המשתתף שעוררה תחושות תרמיות באצבע הפנטום שלו. . לאחר מכן, הם בדקו את יכולתו להבחין בין עצמים בטמפרטורות שונות לבין עצמים העשויים מחומרים שונים.
באמצעות ה-MiniTouch, המשתתף הצליח להבחין בין שלושה בקבוקים בלתי ניתנים להבחין חזותית המכילים מים קרים (12°C), קרירים (24°C) או חמים (40°C) עם דיוק של 100%, בעוד שללא המכשיר, שלו הדיוק היה רק 33%. מכשיר ה-MiniTouch גם שיפר את יכולתו למיין במהירות ובדייקנות קוביות מתכת בטמפרטורות שונות.
"כשאתה מגיע לרמה מסוימת של מיומנות עם ידיים רובוטיות, אתה באמת צריך לקבל משוב חושי כדי שתוכל להשתמש ביד הרובוטית במלוא הפוטנציאל שלה", אומר שוקור.
לבסוף, מכשיר ה-MiniTouch שיפר את יכולתו של המשתתף להבדיל בין זרועות אנושיות לתותבות תוך כיסוי עיניים – מ-60% דיוק ללא המכשיר ל-80% עם המכשיר. עם זאת, יכולתו לחוש מגע אנושי דרך התותבת שלו עדיין הייתה מוגבלת בהשוואה לזרועו שלא נפגעה, והחוקרים משערים שהדבר נובע ממגבלות בכניסות חושיות אחרות שאינן תרמיות כגון רכות העור ומרקם. טכנולוגיות אחרות זמינות כדי לאפשר את התשומות החושיות האחרות הללו, והשלב הבא הוא להתחיל לשלב את הטכנולוגיות הללו לאיבר תותב אחד.
"המטרה שלנו כעת היא לפתח מערכת רב-מודאלית המשלבת מגע, פרופריוספציה ותחושות טמפרטורה", אומר שוקור. "עם סוג כזה של מערכת, אנשים יוכלו להגיד לך 'זה רך וחם', או 'זה קשה וקר'".
החוקרים אומרים שהטכנולוגיה שלהם מוכנה לשימוש מנקודת מבט טכנית, אבל יש צורך בבדיקות בטיחות נוספות לפני שהיא מגיעה למרפאה, ויש להם תוכניות לשפר עוד יותר את המכשיר כך שניתן יהיה להתאים אותו ביתר קלות. מודלים עתידיים יכולים גם להתבסס על ה-Minitouch כדי לשלב מידע תרמי ממספר נקודות על איבר הפנטום של קטוע; לדוגמה, לאפשר לאנשים להבדיל בין תחושות תרמיות ומישוש על האצבע והאגודל שלהם עשוי לעזור להם לתפוס משקה חם, תוך מתן אפשרות לתחושה ב גב היד עשוי לשפר את תחושת הקשר האנושי בכך שהוא מאפשר לקטועי רגליים לחוש מתי אדם אחר נוגע בידם.
מחקר זה נתמך על ידי קרן ברטארלי, הקרן הלאומית למדע של שוויץ, תוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020 של האיחוד האירופי, תוכנית Horizon Europe Research & Innovation ומשרד האוניברסיטה והמחקר.
