De technische race om het eerste volledig functionele, zenuwgestuurde robotachtige prothetische ledemaat te bouwen is aan de gang door een aantal verschillende onderzoeksinstituten, waaronder een groep onderzoekers uit de omgeving van Melbourne, Australië, en projecten die worden geleid bij DARPA, het Defense Advanced Research Projecten Agentschap.

DARPA staat een beetje achter de Melbourne-groep, met hun focus op het gebruik van de Myo Gesture-armbanden als hun methode om hersensignalen te interpreteren en deze te vertalen in gebaren en bewegingen vanuit het prothetische ledemaat. Volgens ExecutiveGovis het DARPA-project afhankelijk van chirurgische implantaten om biomechanische afhankelijkheid tussen de gebruiker en het robotische ledemaat te bereiken, waardoor het voor gebruikers zelfs mogelijk wordt gemaakt om het ledemaat op afstand te bedienen, zelfs als het niet direct aan de drager is bevestigd.

Het doel van DARPA is uiteindelijk om te gebruiken myo-elektrische stimulatie door osseo-integratie waardoor de hersenen signalen kunnen sturen naar de Myo Gesture-banden en van de banden naar het robotachtige ledemaat. Het is ook mogelijk dat het ledemaat feedback en gegevens terugstuurt via de banden, en van de banden naar de drager, zodat ze een gevoel van tastzin hebben. Voorheen was een omvangrijke computeropstelling nodig om dat proces te verwezenlijken, maar het is allemaal vereenvoudigd tot draagbare gebarenbanden en een chirurgisch geïmplanteerde prothetische basis voor het ledemaat.

De Melbourne-groep van zes verschillende onderzoekers van verschillende instituten wil nog een stap verder gaan. Ze werken met 3D-geprinte stamcellen om menselijke ledematen volledig opnieuw op te bouwen met behulp van kunstmatige organische stoffen. Als je denkt dat het is wat je denkt dat het is, dan is het precies dat.

De 3D-geprinte botten, spierweefsel en ledematen zijn zogenaamde ‘zachte prothesen’. Het zijn in wezen organische bionica die elektronisch kunnen communiceren met computers, software en firmware. Een goede vergelijking zouden de levensechte prothesen zijn die ze gebruikten Star Wars wanneer ze om de een of andere reden ledematen verloren.

Volgens St. Vincent Hostpial-chirurg professor Peter Choong – een van de vele onderzoekers die aan het Melbourne-project werken – willen ze verder gaan dan het sturen van signalen naar de bionische ledematen. Ze willen dat feedback tweerichtingsverkeer is, zodat dragers impulsen kunnen voelen. , grip en sensaties van de ledematen. Zoals uitgelegd in de Herald Sun artikel vergelijkt Choong het proces met een spelletje telefoon...

“Omdat deze denkpaden er al zijn in de vorm van zenuwen, is het net een telefoonlijn en hoeven we deze alleen maar op de machine aan te sluiten en te programmeren om op het signaal te reageren.

 

“Dan merken sensoren in de vingers dat je ze gesloten hebt en sturen ze signalen terug via de telefoonlijn, zodat je het voelt. Dat is de droom die we willen.

 

‘Met het soort vuurkracht dat we rond de tafel hebben, is dit iets dat we duidelijk kunnen doen’

Ze zijn bijna bij hun doel. Ze willen het huidige, omslachtigere proces omzeilen dat gebruik maakt van methoden als de Myo Gesture-armbanden, waarbij dragers moeten nadenken over de actie die ze willen sturen, dat signaal naar de armband moeten sturen en van de armband naar het ledemaat. Het huidige robotprothetische proces wordt bestempeld als mentaal belastend en cognitief uitputtend, omdat dragers moeten nadenken over het sturen van specifieke signalen naar het ledemaat om het te laten reageren.

Er zijn enkele doorbraken mee geboekt biomimetische procedures, waardoor onderzoekers konden begrijpen hoe ze robotachtige ledematen de menselijke functionaliteit konden laten simuleren met 1:1-reacties, maar het was een proces dat vooral was ontworpen om zenuwprocessen te begrijpen, in plaats van het daadwerkelijk toe te passen op mensen zonder ledematen.

De groep uit Melbourne wil het hele bionische proces bevorderen, zodat het net zo naadloos en vloeiend verloopt als een standaard mens die zijn ledematen beweegt en buigt. Volgens professor Rob Kapsa zijn ze al in de testfase met dieren, waar ze de volgende stap willen kunnen zetten: de haptische feedback direct signalen naar de drager van de prothese sturen, zodat deze weet wanneer hij aangeraakt wordt of iets aanraakt. Kapsa vertelde de Herald Sun...

“Als je een titanium ledemaat had en je zou iets aanraken zonder het te voelen, zou je je hand door de tafel steken. Maar als je het signaal zou kunnen terugsturen, zou het binnen redelijke grenzen hetzelfde aanvoelen als het voelen met een vinger.”

 

“De volgende stap is om dat systeem in dieren te stoppen en dat systeem te proberen om de zenuw aan te trekken, zodat deze naar de structuur toe groeit. Als het daar dan aankomt, zal het echt effectief zijn bij het maken van deze neuromusculaire verbindingen.”

Een van de meest indrukwekkende dingen die uit het onderzoek in Melbourne naar voren komen, is dat ze geloven dat de zenuwsignalen universeel zijn als het gaat om mensen die ledematen 1:1 bewegen. Zodra ze de doorbraak weten te bereiken met het tweerichtingsproces van het bewegen van ledematen en het krijgen van feedback over de sensatie van aanraking, is het alleen nog een kwestie van een manier vinden om de technologie massaal te produceren, zodat mensen met ontbrekende ledematen hun eigen prothese kunnen krijgen, of zelfs mensen met lichamelijk invaliderende aandoeningen zoals een beroerte of multiple sclerose helpen, zouden mogelijk een remedie kunnen vinden in de vorm van een bionische vervanging.

Het enige dat de DARPA-prothese heeft ten opzichte van de Melbourne-groep, is dat hij tot 45 pond kan tillen, terwijl de 3D-geprinte zachte prothese slechts ongeveer 13 pond aankon. Natuurlijk zal met verdere technologische vooruitgang de gewichtslimiet waarschijnlijk toenemen.

Misschien Deus Ex's De schatting dat augmentaties in 2025 de norm zullen worden, is toch niet zo ver weg.

(Main afbeelding met dank aan Ociacia)