DARPAرابط عصبی/ عضلانی
اندام های مصنوعی در سال های اخیر با توسعه پروتزهایی که می توانند به طور مستقیم توسط اعصاب بیمار کنترل شوند، پیشرفت زیادی کرده اند. اما مشکل فعلی این است که ارتباط بین اعصاب زنده و پروتزها، در طول زمان شکسته می شود و موجب می گردد اتصالات دائم و کنترل عملی دشوار شود. برای درک دلیل این اتفاق و برای کمک به بیماران در کنترل بیشتر بر روی پروتز خود، دارپا تعدادی برنامه را با هدف بهبود رابط های عصبی شروع کرده تا به معلولان اجازه ی کنترل بهتر بر روی پروتز پیشرفته را در کوتاه مدت بدهد.
به گفته وزارت دفاع آمریکا، بیش از ۲۰۰۰ پرسنل نظامی ایالات متحده از سال ۲۰۰۰ تا کنون، از قطع عضوهای مهم رنج می برند. از آنجایی که دولت آمریکا متعهد به ارائه تکنولوژی پیشرفته پروتز به این معلولان است، برنامه قابل اطمینان تکنولوژی های رابط عصبی دارپا ( RE-NET )، بر روی اینکه چرا رابط های عصبی به درستی عمل نمی کنند و چرا یک اندام مصنوعی نمی تواند سیگنال های عصبی را درک کند تا به سرعت و به وضوح حرکت کند، مطالعه می نمایند.
پروژه RE-NET ، به بخش های متعددی برای چند تیم با تمرکز بر روی روش های مختلف تقسیم شده است. یکی از این ها، بافت شناسی های رابط ثابت می باشد که بر روی فعل و انفعالات بین سیستم های حیاتی (زنده) و بیجان (مصنوعی) و دلیل شکست آن ها و همچنین عوامل دیگر درگیر، مطالعه می کند.
بخش های دیگر، تیم های واسط محیطی قابل اطمینان و سیستم عصب مرکزی قابل اطمینان هستند. آنها در حال کار برای ساخت سیستم هایی برای مطالعه و بررسی چگونگی اتصال مستقیم رابط ها به مغز و نخاع می باشند که می توانند برای کنترل پروتز با قابلیت اطمینان و عملکرد بالاتر مورد استفاده قرار گیرند.
می توان یک مثال از این سیستم را در موسسه توانبخشی شیکاگو دید که در آن گروهبان سابق ارتش ، Glen Lehman ، که در عراق مصدوم شده بود، تحت درمان قرار دارد. این گروهبان از رابط های عصبی و عضلات موجود برای نشان دادن کنترل مفصل همزمان از یک دست مصنوعی استفاده می کند. بازوی لیمن متکی به عضله هدفمند تحریک شده با عصب است که شامل انتقال عصب های متعدد به مناطقی از عضله مورد هدف و سپس استفاده از سیگنال های مستقل از اعصاب برای کنترل پروتز می شود.
جک جودی، مدیر برنامه دارپا می گوید: ” اگر چه نسل فعلی رابط های مغز، یا قشر مغز، برای کنترل بسیاری از درجه های آزادی در پروتز پیشرفته استفاده شده اند، محققان هنوز بر بهبود بلند مدت زیست پذیری و عملکرد، کار می کنند.” او ادامه می دهد: ” رابط های محیطی جدید توسعه یافته تحت RE-NET، در حال نزدیک شدن به سطح کنترل نشان داده شده توسط رابط های قشر مغز و عملکرد و قابلیت اطمینان بهتر حیاتی و غیر حیاتی هستند. از آنجا که کاشت آن ها خطری پایین تر و روشی کمتر تهاجمی است، رابط های محیطی، پتانسیل بیشتری نسبت به نفوذ الکترودهای قشری برای درمان کوتاه مدت معلولان ارائه می دهند. پیشرفت برنامه RE-NET در حال حاضر برای مجروحان جنگی در تنظیمات بالینی ساخته شده است.”
یک عامل در کنترل اندام پیشرفته پروتز ، بازخورد حسی است و بدون آن، یک بازوی مصنوعی فقط یک میله مرده از فلز و پلاستیک می باشد که نیاز به کنترل دارد. محققان دانشگاه Case Western Reserve از یک رابط الکترود عصب تخت (FINE) برای نشان دادن بازخورد حسی مستقیم استفاده کرده اند. به جای استفاده از اعصاب باقی مانده بیمار تنها برای کنترل پروتز، این محققان یک اتصال را برای ارائه یک احساس ابتدایی از لمس بکار بردند. به این ترتیب، بیمار دارای سطحی از آگاهی از اندام و آنچه که انجام می دهد، خواهد بود. بنابراین این سیستم می تواند در زیر و رو کردن یک کیف و یا بلند کردن اشیای پنهان در پشت پرده، مورد استفاده قرار گیرد.
دارپا اعلام کرده که برنامه RE-NET تا سال ۲۰۱۶ ادامه خواهد داشت . ویدئوی زیر، پروتز پیشرفته با کنترل مفصل همزمان را نشان می دهد.
