Met de geest bestuurde arm beweegt de vingers onafhankelijk van elkaar - een nieuwe generatie protheses of een cyborg?

Biomedische ingenieurs en artsen van Johns Hopkins hebben melding gemaakt van hun eerste succesvolle pogingen om vingers onafhankelijk van elkaar en individueel te bewegen, met behulp van een door de geest bestuurde prothetische arm. Is een dergelijke vooruitgang wat we kunnen verwachten van protheses van de nieuwe tijd, of is het iets dat rechtstreeks uit een sciencefictionfilm lijkt te komen?

Volgens het Journal of Neural Engineering vertegenwoordigde dit experiment een potentiële vooruitgang in technologieën die gebruikt zouden kunnen worden om de handfunctie te herstellen bij mensen die door ziekte of letsel een arm hebben verloren.

Het experiment  

De man op wie dit experiment werd uitgevoerd, miste in werkelijkheid zijn arm niet, en zelfs zijn hand niet. Hij was echter speciaal uitgerust met een wetenschappelijk apparaat dat gebruikmaakte van een unieke hersenscanprocedure die de controle over zijn eigen hand en armen in feite omzeilde. Hij werd voor het experiment geselecteerd omdat hij al een soortgelijke hersenscan zou ondergaan in de epilepsiemonitoringseenheid van het Johns Hopkins Hospital, in een poging de oorzaak van zijn terugkerende aanvallen te achterhalen.

Bij hem werden operatief elektroden in zijn hersenen geïmplanteerd voor klinische doeleinden. Deze elektroden bleken tevens nuttig te zijn voor de aansturing van een modulaire prothese, ontwikkeld door het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University. Specifieke delen van de hersenen van de patiënt werden gevolgd en in kaart gebracht, waarna de prothese werd geprogrammeerd om de vingers zelfstandig te bewegen.

De relevantie

Guy Hotson, promovendus en hoofdauteur van deze studie, zegt: "De elektroden die we in deze studie gebruikten om de hersenactiviteit te meten, gaven ons een betere resolutie van een groot gebied van de hersenschors dan alles wat we eerder hebben gebruikt en maakten een nauwkeurigere ruimtelijke kartering in de hersenen mogelijk." Hij vervolgt: "Dankzij deze precisie konden we de aansturing van individuele vingers onderscheiden."

Wat interessant is aan dit onderzoek, is dat de proefpersoon geen voorafgaande training heeft ondergaan om dit schokkende niveau van controle te bereiken. Bovendien duurde het hele experiment van begin tot eind minder dan twee uur. Dit experiment is de eerste keer dat iemand met succes een door de geest bestuurde prothese heeft gebruikt en direct onafhankelijke vingerbewegingen kon uitvoeren zonder uitgebreide training.

Hoofdauteur Nathan Crone, MD, hoogleraar neurologie aan de Johns Hopkins University School of Medicine, zegt: "Deze technologie gaat veel verder dan de beschikbare protheses, waarbij de kunstmatige vingers als één geheel bewegen om een ​​grijpbeweging te maken, zoals bijvoorbeeld bij het vastpakken van een tennisbal." Crone benadrukt dat de toepassing van deze nieuwe technologie, in combinatie met daadwerkelijk ontbrekende ledematen, nog enkele jaren op zich zal laten wachten. Bovendien zal de volledige ontwikkeling van de technologie kostbaar zijn, omdat er uitgebreide metingen en computerprogrammering voor nodig zijn.

Dergelijke ontwikkelingen in protheses zouden, zodra ze voltooid zijn, een enorme impact kunnen hebben op het leven van de meer dan 100.000 mensen in de VS die een arm of hand geamputeerd hebben gekregen. Zij zouden allemaal enorm baat hebben bij deze technologie.

Bronnen:

Johns Hopkins Medicine. (2016, 15 februari). Door de geest bestuurde prothetische arm beweegt individuele 'vingers'. ScienceDaily. Geraadpleegd op 17 februari 2016 van www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160215154656.htm

‍