Chân giả tiên tiến

Một trong những công nghệ tiên tiến nhất được sử dụng để điều khiển chân tay giả được gọi là phục hồi cơ có mục tiêu (TMR) và được phát triển bởi Tiến sĩ Todd Kuiken tại Viện Phục hồi chức năng Chicago. Để hiểu TMR, bạn cần biết một số sinh lý cơ bản. Bộ não của bạn kiểm soát các cơ ở tay chân của bạn bằng cách gửi các lệnh điện xuống tủy sống và sau đó thông qua các dây thần kinh ngoại vi đến các cơ. Bây giờ hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra với đường dẫn thông tin này nếu bạn bị cắt cụt chi. Các dây thần kinh ngoại biên sẽ vẫn mang các tín hiệu chỉ huy vận động điện được tạo ra trong não, nhưng các tín hiệu sẽ gặp ngõ cụt tại vị trí cắt cụt và không bao giờ đến được các cơ cùng cụt.

Trong quy trình phẫu thuật bắt buộc đối với TMR, những dây thần kinh bị cắt cụt này được chuyển hướng để kiểm soát một cơ khỏe mạnh thay thế ở những nơi khác trong cơ thể. Ví dụ, bác sĩ phẫu thuật có thể gắn các dây thần kinh tương tự đã từng điều khiển cánh tay của bệnh nhân vào một phần cơ ngực của bệnh nhân. Sau thủ thuật này, khi bệnh nhân cố gắng cử động cánh tay bị cụt của mình, các tín hiệu điều khiển truyền qua dây thần kinh cánh tay ban đầu lúc này sẽ khiến một phần cơ ngực co lại. Điều này rất có giá trị, vì hoạt động điện của các cơ ngực này có thể được cảm nhận bằng các điện cực và được sử dụng để cung cấp tín hiệu điều khiển cho một chi giả. Kết quả cuối cùng là chỉ cần nghĩ đến việc cử động cánh tay bị cắt cụt, một bệnh nhân đã khiến cánh tay giả cử động thay thế.

Nếu các điện cực có thể cảm nhận được dòng điện gây ra bởi sự co cơ, tại sao chúng không thể đi đến nguồn thông tin và đo các tín hiệu điện được truyền trong các dây thần kinh, hoặc thậm chí là não? Câu trả lời là họ có thể, nhưng ghi âm từ não và dây thần kinh thì khó hơn vì một số lý do. Ví dụ, tín hiệu điện trong não và dây thần kinh rất nhỏ và khó tiếp cận. Lĩnh vực giao tiếp thần kinh dành riêng cho việc phát triển các cách lắng nghe và giao tiếp với não và dây thần kinh.

Ví dụ về công nghệ giao tiếp thần kinh, các nhà khoa học có thể cấy các điện cực quy mô siêu nhỏ vào não để lắng nghe hoạt động của não. Khi bệnh nhân cố gắng cử động chi bị cụt của mình, các vi điện cực có thể chặn các tín hiệu chỉ huy vận động được tạo ra trong não, và những tín hiệu này sau đó có thể được sử dụng để điều khiển một bộ phận giả. Một triển khai thú vị của công nghệ này đến từ phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Miguel Nicolelis tại Đại học Duke. Đoạn video đáng chú ý ghi lại khả năng của những con khỉ được cấy vi điện cực sử dụng suy nghĩ của chúng để điều khiển một cánh tay giả để tự ăn đồ ăn nhẹ.

Những tiến bộ trong tương lai trong giao tiếp thần kinh sẽ cho phép các thiết bị nhân tạo kích thích thần kinh hoặc não hiệu quả hơn để khôi phục xúc giác và cho phép bệnh nhân cảm nhận được chân tay giả của họ. Khả năng này sẽ đi một chặng đường dài trong việc thu hẹp khoảng cách giữa các chi giả và các chi tự nhiên mà chúng được thiết kế để thay thế.

Những đổi mới công nghệ kiểu này chỉ là một số ví dụ cho thấy lĩnh vực chân tay giả không ngừng phát triển như thế nào. Mặc dù những thách thức là rất lớn, nhưng những tiến bộ đáng kể đã đạt được trong vài thập kỷ qua, và các nhà nghiên cứu tận tâm trên toàn cầu đang nỗ lực mỗi ngày để chế tạo chân tay giả càng giống thật càng tốt.

Theo dõi các liên kết bên dưới để biết thêm thông tin về chân tay giả và các chủ đề liên quan.

Chương trình chân tay giả mang tính cách mạng của DARPA

Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) tài trợ hàng chục triệu đô la hàng năm để cải tiến công nghệ chân tay giả tiên tiến. Mục tiêu của họ là phát triển các chi giả tiếp cận chức năng của các chi được thay thế. Điều làm cho chương trình trở nên độc đáo là sự sẵn sàng tài trợ cho các nghiên cứu khám phá để biến mục tiêu của nó thành hiện thực càng sớm càng tốt.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

Nguồn