Patiënt herwint tastzin na amputatie dankzij robotvinger
Het 'proof of concept' is geleverd: met behulp van een robotvinger die chirurgisch aan de zenuwen van de bovenarm werd bevestigd, kon een patiënt die een handamputatie had ondergaan in realtime ruwe van gladde oppervlaktestructuren onderscheiden. Die doorbraak, een wereldpremière, zal de ontwikkeling van de tastzin van prothesen versnellen, en dat is nu net een aspect dat de wetenschappers willen verbeteren.
Tot op heden is slechts één patiënt met een amputatie onderzocht. Het gaat om de Deen Aabo Sørensen, die zich als vrijwilliger opgaf voor de ontwikkeling van nieuwe technologieën. De man, die weldra 40 wordt, verloor iets meer dan tien jaar geleden zijn linkerhand als gevolg van een ongeluk bij hem thuis.
Hij had voordien al deelgenomen aan een studie (1) waarvan de resultaten in februari 2014 gepubliceerd werden. Dankzij een experimentele handprothese die via elektroden verbonden was met de perifere zenuwen van zijn stomp, kon hij de vorm en de consistentie van de objecten die hij aanraakte voelen, waardoor hij de uitgeoefende kracht kon aanpassen.
In hun nieuwe publicatie (2) zijn Zwitserse en Italiaanse onderzoekers onder leiding van prof. Silvestro Micera erin geslaagd om de resolutie van de tastzin te verhogen. Dat mondde uit in een nog emotionelere ervaring voor Sørensen, omdat hij met een precisie van 96% ruwe van gladde oppervlakken kon onderscheiden. Hij kreeg tijdens de tests een blinddoek om en een koptelefoon op de oren om niet beïnvloed te worden.
De zogenaamde 'perifere' zenuwen in de stomp van de Deen werden verbonden met een kunstmatige vingertop van silicone die sensoren bevat. Met behulp van een machine werd de robotvingertop over verschillende stukjes plastic bewogen waarop gladde of ruwe lijnen waren aangebracht. Als de vingertop zich over de textuur van het plastic beweegt, wekken de sensoren een elektrisch signaal op. Dat signaal wordt omgezet in een reeks elektrische prikkels die de taal van het zenuwstelsel imiteren en naar de zenuwen gestuurd worden.
Hetzelfde toestel werd uitgetest op vier personen die geen amputatie ondergaan hadden. Via de huid werden fijne naalden met metalen micro-elektroden tijdelijk ingeplant in de nervus medianus van hun arm. In 77% van de gevallen waren die personen in staat om de ruwheid van een structuur te onderscheiden.
De auteurs van deze studie vergeleken aan de hand van een elektro-encefalogram de elektrische activiteit in de hersenen van de proefpersonen zonder amputatie die een structuur beoordeelden met hun vinger met de activiteit opgewekt door de robotvinger en stelden vast dat dezelfde hersenzones gestimuleerd werden. Dat betekent dat de tactiele informatie afkomstig van de robotvinger sterk lijkt op de tastzin van een echte vinger, maar ook dat tests naar de tastzin van prothesen kunnen worden uitgevoerd bij valide personen en vervolgens toegepast bij mensen die een amputatie ondergaan hebben.
Dat zou het onderzoek in dat domein in een stroomversnelling moeten brengen. Toch zullen we nog enkele jaren moeten wachten voor een dergelijke functionele bionische prothese beschikbaar is.