Proteza wrośnięta w kość i podłączona do nerwów

Na rycinie widać szczyt możliwości protetyki przez większość historii: drewnianą nogę i dwie kule. Mocowanie przez kikut w tulei, brak sterowania, brak czucia.

Dzisiejsza wersja tego samego problemu wygląda inaczej i jest jednym z niewielu miejsc w tym portalu, gdzie można napisać: to już działa u ludzi, poza laboratorium, od lat.

Trzy problemy protezy kończyny

Mocowanie. Proteza trzymana w tulei na kikucie obciera, przesuwa się i ogranicza czas noszenia. Rozwiązaniem jest osteointegracja: tytanowy element wrasta w kość, a proteza jest do niego przykręcana. Metoda znana z implantologii stomatologicznej, przeniesiona na kończyny.

Sterowanie. Klasyczna proteza mioelektryczna odczytuje sygnał elektrod przyklejonych do skóry - a te przesuwają się, pocą i łapią zakłócenia. Rozwiązaniem są elektrody wszyte w mięśnie, których sygnał jest stabilny i wychodzi z organizmu tym samym mocowaniem co zasilanie.

Czucie. Bez informacji zwrotnej użytkownik musi patrzeć na to, co robi ręką. Rozwiązaniem jest pobudzanie nerwów czuciowych prądem tak, by odczuwał dotyk protezy jako pochodzący z brakującej dłoni.

Praca opublikowana w 2020 roku opisuje układ, w którym te trzy rzeczy występują naraz i - co ważniejsze - działają poza szpitalem.

Co dokładnie wykazano

Czworo pacjentów po amputacji powyżej łokcia. Proteza zespolona z kością, elektrody w mięśniach i nerwach, całość zasilana i sterowana bez zewnętrznych przewodów.

Wynik: używanie w codziennym życiu przez lata, z odnotowaną poprawą sprawności w zadaniach domowych i zawodowych oraz z podstawową formą czucia dotyku.

Warto zapamiętać, dlaczego to jest ważniejsze niż kolejny rekord w laboratorium: w tej dziedzinie miarą nie jest liczba stopni swobody ani szybkość reakcji, tylko ile godzin dziennie człowiek nosi urządzenie. Protezy porzuca się głównie dlatego, że są niewygodne, a nie dlatego, że są mało precyzyjne.

Czucie zwrotne pokazano wcześniej, w 2014 roku, w warunkach ściśle kontrolowanych: jeden uczestnik, elektrody wszczepione na cztery tygodnie, rozpoznawanie kształtu i twardości przedmiotów bez patrzenia. To był dowód wykonalności - i do dziś czucie pozostaje najsłabszym ogniwem w rozwiązaniach codziennego użytku.

Dlaczego to nie jest „sterowanie myślą”

Sformułowanie z nagłówków jest mylące w konkretny sposób.

Sygnał pochodzi z mięśni kikuta i nerwów obwodowych, nie z mózgu. Użytkownik napina mięśnie tak, jak napinałby je, poruszając brakującą ręką; układ ten wzorzec rozpoznaje. Mózg bierze w tym udział dokładnie tak samo jak przy każdym ruchu - czyli nie bardziej niż przy podnoszeniu kubka.

Różnica wobec wszczepów korowych jest zasadnicza:

• Proteza kończyny korzysta z sygnału obwodowego, wymaga zabiegu ortopedycznego i jest wyrobem medycznym.
• Interfejs korowy wymaga neurochirurgii, dotyczy osób sparaliżowanych i pozostaje w badaniach - ma go na świecie kilkadziesiąt osób.

Mieszanie tych dwóch rzeczy sprawia, że ludzie oczekują od protetyki fantastyki, a od interfejsów korowych - dostępności w sklepie. Ani jedno, ani drugie.

Czego wciąż brakuje

Czucia w codziennym użyciu. W laboratorium działa. W protezie noszonej na co dzień jest ubogie i wymaga urządzeń, które trzeba nosić przy sobie.

Kończyn dolnych. Osteointegracja stosowana jest także w nogach, ale sterowanie jest tam prostsze, a stawka inna: chodzi o stabilność i zapobieganie upadkom, nie o precyzję chwytu.

Ceny i dostępu. Zabieg wymaga ośrodka z doświadczeniem w tej metodzie, a proteza jest wyrobem drogim. To jest ten sam problem, który opisujemy przy terapiach genowych: technologia istnieje, dostęp jest wąski.

Co z tego wynika

Protetyka neuronalna jest przypadkiem, w którym transhumanistyczna zapowiedź spełniła się w wersji cichej: bez ogłoszeń o przekraczaniu granic gatunku, za to z konkretnymi ludźmi, którzy wrócili do pracy.

I jest przypadkiem, w którym warto zauważyć, gdzie leżała trudność. Nie w mózgu i nie w sztucznej inteligencji, tylko w mocowaniu, stabilności sygnału i wygodzie noszenia. To jest w tej dziedzinie regułą: rozstrzyga inżynieria, a nie neuronauka.