Протез, использующий фантомную термочувствительность, помогает ощутить температуру разных объектов.

Полноценный протез должен чувствовать – без осязания искусственная рука будет слишком сильно сжимать хрупкие вещи или ронять слишком тяжёлые, не сумев правильно оценить их вес. Существуют протезы, позволяющие ощутить вес предмета и текстуру поверхности, пусть и не настолько хорошо, как настоящая рука. Но когда мы что-то трогаем или берём в руки, мы чувствуем не только вес, гладкость или шершавость, мы чувствуем, тепло или холодно у нас под пальцами. Над обычным осязанием в протезах работали давно, температурная же чувствительность стала появляться у них только сейчас.

Фото: Marco Bianchetti / Unsplash.com

Известно, что после ампутации оставшаяся часть руки сохраняет температурные ощущения утраченной ладони. То есть нагревая или охлаждая определённые участки предплечья, можно почувствовать, как становится тепло или холодно в центре ладони, или в указательном и большом пальце, или на кончике среднего пальца и т. д. – только без самой ладони и без пальцев. В прошлом году в Nature Biomedical Engineering была опубликована статья с описанием тонкой гибкой термоэлектрической плёнки, которую можно было прилепить к коже и которая по электрическому сигналу нагревается или охлаждается. С её помощью можно вызвать ощущение тепла или холода в разных частях фантомной ладони; одно из главных достоинств термоэлектрической плёнки состоит в том, что она срабатывает, то есть нагревается и охлаждается, очень быстро. Это важно, если иметь в виду протез – он, как и настоящая рука, должен мгновенно передавать ощущения от тёплого и холодного.

Сотрудники Федеральной политехнической школы Лозанны и их коллеги из итальянских научных центров соединили эту технологию с обычным коммерческим протезом руки. На указательный палец протеза надевали датчик, который измерял температуру поверхности и посылал соответствующие электрические сигналы в ту самую плёнку, прикреплённую на оставшуюся часть живой руки, на то её место, которое создавало ощущение фантомного указательного пальца. В экспериментах участвовал пятидесятисемилетний мужчина, когда-то потерявший кисть и часть предплечья. С модицифированным протезом он абсолютно точно отличал холодную (12 °С) бутылку с водой от прохладной (24 °С) и от горячей бутылки (40 °С). Точно также он сумел рассортировать по температуре холодные и горячие металлические кубики. Более того, термочувствительный протез помогал отличать искусственную руку от настоящей: то есть участник эксперимента вслепую трогал своим протезом другой протез или чужую настоящую руку, и довольно правильно (хотя и не со стопроцентной точностью) узнавал, искусственную или настоящую руку он потрогал.

Участник эксперимента, сортирующий своим термочувствительным протезом горячие и холодные металлические кубики. (Фото: EPFL)

Результаты исследований опубликованы в журнале Med. Очевидно, что такой подход можно использовать и с более продвинутыми протезами, у которых двигаются пальцы и есть другие виды чувствительности. Вряд ли хитрость с фантомной термочувствительностью подойдёт абсолютно для любых протезов, но ведь никто и не говорит, что это универсальный рецепт; в конце концов, есть методы, основанные на нейроинтерфейсах, когда внешнее устройство обменивается сигналами непосредственно с мозгом.