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Cientistas desenvolvem braço biônico que restaura comportamentos naturais em pacientes com amputações

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   Sistema combina três funções importantes: controle motor intuitivo, cinestesia de toque e preensão, a sensação intuitiva de abrir e fechar a mão.  —  Foto: Reprodução.

Cientistas desenvolvem braço biônico que restaura comportamentos naturais em pacientes com amputações
Publicado no Conexão Notícia em 02.setembro.2021.  

Mundo |  Os pesquisadores da clínica de Cleveland projectaram um braço biônico primeiro--seu-amável para pacientes com amputações do superior-membro que permitisse que os portadores pensem, se comportem e a função como uma pessoa sem uma amputação, de acordo com os resultados novos publicados na robótica da ciência.

A equipa de investigação internacional Clínica-conduzida Cleveland desenvolveu o sistema biônico que combina três funções importantes - controlo do motor intuitivo, toque e cinestesia do aperto, o sentimento intuitivo da abertura e closing a mão. Os colaboradores incluíram a universidade de Alberta e a universidade de Novo Brunswick.


Nós alteramos um padrão - cuidado protético com este sistema biônico complexo que permite portadores de mover mais intuitiva seu braço protético e de sentir ao mesmo tempo sensações do toque e do movimento. Estes resultados são uma etapa importante para fornecer povos a amputação com restauração completa da função natural do braço.”

Paul Marasco, Ph.D., investigador principal, professor adjunto, o departamento do instituto de investigação de Lerner da clínica de Cleveland da engenharia biomedicável

O sistema é o primeiro para testar todos os três sensoriais e as funções de motor em uma neural-máquina conectam de uma vez em um braço protético. A relação da neural-máquina conecta com os nervos do membro do portador. Permite pacientes de enviar impulsos de nervo de seus cérebros ao protético quando querem a usar ou mover, e de receber a informação física do ambiente e de retransmiti-la de volta a seu cérebro através de seus nervos.

O feedback bidireccional e o controle do braço artificial permitiram participantes do estudo de executar tarefas com um grau de precisão similar como povos dos não-enfermos.

“Talvez o que nós éramos os mais entusiasmado aprender éramos que fizeram julgamentos, decisões e calculávamos e corrigíamos para seus erros como uma pessoa sem uma amputação,” disse o Dr. Marasco, que conduz o laboratório para a integração biônico. “Com o membro biônico novo, pessoa comportou-se como tiveram uma mão natural. Normalmente, estes comportamentos do cérebro são muito diferentes entre povos com e sem próteses superiores do membro.” O Dr. Marasco igualmente tem uma nomeação no centro da epilepsia do Charles Shor da clínica de Cleveland e ao centro de tecnologia avançado da plataforma de centro médico de Cleveland VA.

Os pesquisadores testaram seu membro biônico novo em dois participantes do estudo com amputações superiores do membro que se tinham submetido previamente a sensorial visado e reinnervation do motor - os procedimentos que estabelecem uma relação da neural-máquina reorientando os nervos amputados a pele e aos músculos restantes. Devido ao tamanho pequeno do estudo, a pesquisa adicional será importante.


No reinnervation sensorial visado, tocar na pele com robôs pequenos activa os receptors sensoriais que permitem pacientes de perceber a sensação do toque. No reinnervation visado do motor, quando os pacientes pensam sobre mover seus membros, os músculos reinnervated comunicam-se com uma prótese automatizada para mover-se da mesma forma. Adicionalmente, os robôs pequenos, poderosos vibram os receptors sensoriais cinestésicos naqueles mesmos músculos que ajuda portadores da prótese a sentir que seus mão e braço se estão movendo.

Ao vestir o protético avançado, os participantes executaram as tarefas reflexivas dos comportamentos básicos, diários que exigem a funcionalidade da mão e do braço. Com suas ferramentas avançadas recentemente desenvolvidos da avaliação, os pesquisadores avaliados como o desempenho com o membro biônico comparou àquele de povos dos não-enfermos e de povos com as amputações que têm dispositivos protéticos tradicionais. Igualmente compararam como povos com o protético avançado ido quando as três modalidades sensoriais e do motor foram permitidas junto contra individualmente.

De acordo com o Dr. Marasco, porque os povos com próteses tradicionais não podem sentir com seus membros, comportam-se diferentemente do que povos sem uma amputação ao terminar se encarrega durante a vida diária. Por exemplo, os portadores tradicionais da prótese devem constantemente olhar seu protético ao usá-lo e têm o problema que aprendem corrigir para erros quando aplicam demasiado ou pouca força com sua mão.

Com o braço artificial novo e as ferramentas avançadas da avaliação, os pesquisadores poderiam ver que o cérebro e as estratégias comportáveis dos participantes do estudo mudaram para combinar aqueles de uma pessoa sem uma amputação. Já não necessários para olhar sua prótese, eles poderiam encontrar coisas sem olhar, e poderiam mais eficazmente correcto para seus erros.

“Ao longo da última década ou dois, avanços nas próteses ajudaram portadores a conseguir a melhor funcionalidade e para controlar o diário que vive no seus próprios,” disse o Dr. Marasco. “Pela primeira vez, os povos com amputações superiores do membro podem agora outra vez “pensam” como uma pessoa sã, que esteja para oferecer a portadores da prótese níveis novos de reintegração sem emenda de novo no dia-a-dia.”

Além deste estudo, as medidas novas do resultado relacionaram-se ao comportamento e à funcionalidade do cérebro que a equipe internacional desenvolvida para avaliar o sistema biônico pode ser aplicada a todo o membro superior protético ou a deficit que envolverem a sensação e o movimento.

O estudo foi financiado na parte pelo Defense Advanced Research Projects Agency, um braço da investigação e desenvolvimento do Departamento de Defesa. Em 2018, o Dr. Marasco publicou um papel seminal na medicina Translational da ciência em um método novo de restaurar a sensação natural do movimento nos pacientes com braços protéticos.

Source: Cleveland Clinic

Journal reference:
Marasco, P.D., et al. (2021) Neurorobotic fusion of prosthetic touch, kinesthesia, and movement in bionic upper limbs promotes intrinsic brain behaviors. Science Robotics. doi.org/10.1126/scirobotics.abf3368.

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