ప్రోస్తేటిక్స్లో ప్రేమ

బల్లులు తమ తోకలను కోల్పోయిన తర్వాత పునరుత్పత్తి చేయగలవు మరియు పీతలు తమ పాదాలను కోల్పోయిన తర్వాత పునరుత్పత్తి చేయగలవు, కానీ ఈ "ఆదిమ" జంతువులతో పోలిస్తే, మానవులు పరిణామ క్రమంలో పునరుత్పత్తి చేసే సామర్థ్యాన్ని చాలా కోల్పోయారు. పెద్దవారిలో అవయవాలను పునరుత్పత్తి చేసే సామర్థ్యం దాదాపు శూన్యం, శిశువులు తమ చేతివేళ్లు కోల్పోయినప్పుడు పునరుత్పత్తి చేయగలరు. తత్ఫలితంగా, ప్రమాదం లేదా వ్యాధి కారణంగా అవయవాలను కోల్పోయిన వారి జీవన నాణ్యత బాగా ప్రభావితమవుతుంది మరియు ఆంప్యూటీల జీవితాలను మెరుగుపరచడానికి వైద్యులకు బయోలాజికల్ రీప్లేస్‌మెంట్‌ను కనుగొనడం ఒక ముఖ్యమైన ఎంపిక.

పురాతన ఈజిప్టు వరకు, కృత్రిమ అవయవాలకు సంబంధించిన రికార్డులు ఉన్నాయి. కోనన్ డోయల్ యొక్క "ది సైన్ ఆఫ్ ది ఫోర్"లో, ప్రజలను చంపడానికి కృత్రిమ అవయవాలను ఉపయోగించి ఒక హంతకుడు యొక్క వివరణ కూడా ఉంది.

అయితే, ఇటువంటి ప్రోస్తేటిక్స్ సాధారణ మద్దతును అందిస్తాయి కానీ ఆంప్యూటీ జీవిత అనుభవాన్ని గణనీయంగా మెరుగుపరిచే అవకాశం లేదు. మంచి ప్రోస్తేటిక్స్ రెండు దిశలలో సంకేతాలను పంపగలగాలి: ఒక వైపు, రోగి స్వయంప్రతిపత్తితో ప్రోస్తేటిక్స్ను నియంత్రించవచ్చు; మరోవైపు, ఒక ప్రొస్తెటిక్ లింబ్ రోగి యొక్క మెదడులోని సెన్సరీ కార్టెక్స్‌కు అనుభూతులను పంపగలగాలి, అది నరాలతో కూడిన సహజ అవయవం వలె వారికి స్పర్శ అనుభూతిని ఇస్తుంది.

మునుపటి అధ్యయనాలు మెదడు కోడ్‌లను డీకోడింగ్ చేయడంపై దృష్టి సారించి సబ్జెక్ట్‌లను (కోతులు మరియు మానవులు) వారి మనస్సుతో రోబోటిక్ ఆయుధాలను నియంత్రించడానికి అనుమతించాయి. కానీ ప్రొస్తెటిక్‌కు ఒక భావాన్ని ఇవ్వడం కూడా చాలా ముఖ్యం. గ్రహించడం వంటి సాధారణ ప్రక్రియ సంక్లిష్టమైన అభిప్రాయాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే మనం మన చేతులు ఎలా భావిస్తున్నాయో దానికి అనుగుణంగా మన వేళ్ల శక్తిని ఉపచేతనంగా సర్దుబాటు చేస్తాము, తద్వారా మనం వస్తువులను జారిపోము లేదా వాటిని చాలా గట్టిగా చిటికెడు. ఇంతకుముందు, కృత్రిమ చేతులతో ఉన్న రోగులు వస్తువుల బలాన్ని గుర్తించడానికి వారి కళ్ళపై ఆధారపడవలసి ఉంటుంది. ప్రయాణంలో మనం చేయగలిగే పనులను చేయడానికి చాలా శ్రద్ధ మరియు శక్తి అవసరం, కానీ అవి తరచుగా వాటిని విచ్ఛిన్నం చేస్తాయి.

2011లో డ్యూక్ యూనివర్సిటీ కోతులపై వరుస ప్రయోగాలు చేసింది. వివిధ పదార్ధాల వస్తువులను గ్రహించడానికి వర్చువల్ రోబోటిక్ చేతులను మార్చటానికి కోతులు తమ మనస్సులను ఉపయోగించుకునేలా చేశాయి. వర్చువల్ ఆర్మ్ కోతి వేర్వేరు పదార్థాలను ఎదుర్కొన్నప్పుడు దాని మెదడుకు వేర్వేరు సంకేతాలను పంపింది. శిక్షణ తర్వాత, కోతులు ఒక నిర్దిష్ట పదార్థాన్ని సరిగ్గా ఎంచుకొని ఆహార బహుమతిని పొందగలిగాయి. ఇది ప్రోస్తేటిక్స్‌కు స్పర్శ అనుభూతిని అందించే అవకాశం యొక్క ప్రాథమిక ప్రదర్శన మాత్రమే కాకుండా, కోతులు ప్రొస్థెసిస్ మెదడు పంపిన స్పర్శ సంకేతాలను మెదడు ద్వారా ప్రొస్థెసిస్‌కు పంపిన మోటారు నియంత్రణ సంకేతాలతో ఏకీకృతం చేయగలవని కూడా సూచిస్తుంది, ఇది పూర్తి స్థాయిని అందిస్తుంది. సంచలనం ఆధారంగా చేయి ఎంపికను నియంత్రించడానికి టచ్ నుండి సెన్సేషన్ వరకు ఫీడ్‌బ్యాక్ పరిధి.

ప్రయోగం మంచిదే అయినప్పటికీ, పూర్తిగా న్యూరోబయోలాజికల్ మరియు అసలు కృత్రిమ అవయవాలను కలిగి ఉండదు. మరియు అలా చేయడానికి, మీరు న్యూరోబయాలజీ మరియు ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ కలపాలి. ఈ సంవత్సరం జనవరి మరియు ఫిబ్రవరిలో, స్విట్జర్లాండ్ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని రెండు విశ్వవిద్యాలయాలు ప్రయోగాత్మక రోగులకు ఇంద్రియ ప్రోస్తేటిక్‌లను జోడించడానికి అదే పద్ధతిని ఉపయోగించి స్వతంత్రంగా పేపర్‌లను ప్రచురించాయి.

ఫిబ్రవరిలో, లాసాన్, స్విట్జర్లాండ్‌లోని ఎకోల్ పాలిటెక్నిక్ మరియు ఇతర సంస్థల శాస్త్రవేత్తలు సైన్స్ ట్రాన్స్‌లేషనల్ మెడిసిన్‌లో ప్రచురించబడిన ఒక పేపర్‌లో తమ పరిశోధనను నివేదించారు. వారు 36 ఏళ్ల సబ్జెక్ట్ ఇచ్చారు, డెన్నిస్ అబో S? రెన్సెన్, రోబోటిక్ చేతిలో 20 సెన్సరీ సైట్‌లతో విభిన్నమైన సంచలనాలను కలిగిస్తుంది.

మొత్తం ప్రక్రియ సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది. మొదట, రోమ్‌లోని గిమిలి హాస్పిటల్‌లోని వైద్యులు సోరెన్‌సెన్ యొక్క రెండు చేతుల నరాలలో, మధ్యస్థ మరియు ఉల్నార్ నరాలలో ఎలక్ట్రోడ్‌లను అమర్చారు. ఉల్నార్ నాడి చిటికెన వేలును నియంత్రిస్తుంది, అయితే మధ్యస్థ నాడి చూపుడు వేలు మరియు బొటనవేలును నియంత్రిస్తుంది. ఎలక్ట్రోడ్‌లను అమర్చిన తర్వాత, వైద్యులు సోరెన్‌సెన్ మధ్యస్థ మరియు ఉల్నార్ నరాలను కృత్రిమంగా ఉత్తేజపరిచారు, అతనికి చాలా కాలంగా అనుభూతి చెందని దాన్ని అందించారు: తప్పిపోయిన తన చేతిని కదులుతున్నట్లు అతను భావించాడు. సోరెన్సెన్ యొక్క నాడీ వ్యవస్థలో ఎటువంటి తప్పు లేదు.

లాసాన్‌లోని ఎకోల్ పాలిటెక్నిక్‌లోని శాస్త్రవేత్తలు ఒత్తిడి వంటి పరిస్థితుల ఆధారంగా విద్యుత్ సంకేతాలను పంపగల రోబోటిక్ చేతికి సెన్సార్‌లను జోడించారు. చివరగా, పరిశోధకులు రోబోటిక్ చేతిని సోరెన్సెన్ యొక్క తెగిపోయిన చేతికి అనుసంధానించారు. రోబోటిక్ చేతిలోని సెన్సార్‌లు మానవ చేతిలోని ఇంద్రియ న్యూరాన్‌ల స్థానాన్ని ఆక్రమిస్తాయి మరియు నాడులలోకి చొప్పించిన ఎలక్ట్రోడ్‌లు కోల్పోయిన చేతిలో విద్యుత్ సంకేతాలను ప్రసారం చేయగల నరాలను భర్తీ చేస్తాయి.

పరికరాలను సెటప్ చేసి డీబగ్ చేసిన తర్వాత, పరిశోధకులు వరుస పరీక్షలను నిర్వహించారు. ఇతర పరధ్యానాలను నివారించడానికి, వారు సోరెన్‌సెన్‌కు కళ్లకు గంతలు కట్టి, అతని చెవులను కప్పి, రోబోటిక్ చేతితో మాత్రమే తాకడానికి అనుమతించారు. సోరెన్‌సెన్ తాను తాకిన వస్తువుల కాఠిన్యం మరియు ఆకృతిని నిర్ధారించడం మాత్రమే కాకుండా, చెక్క వస్తువులు మరియు వస్త్రం వంటి విభిన్న పదార్థాల మధ్య తేడాను కూడా గుర్తించగలడని వారు కనుగొన్నారు. ఇంకా ఏమిటంటే, మానిప్యులేటర్ మరియు సోరెన్‌సెన్ మెదడు బాగా సమన్వయంతో మరియు ప్రతిస్పందిస్తాయి. కాబట్టి అతను ఏదైనా తీసుకున్నప్పుడు తన బలాన్ని త్వరగా సర్దుబాటు చేసుకోవచ్చు మరియు దానిని స్థిరంగా ఉంచవచ్చు. "ఇది నన్ను ఆశ్చర్యపరిచింది ఎందుకంటే గత తొమ్మిదేళ్లుగా నేను అనుభవించని అనుభూతిని అకస్మాత్తుగా అనుభవించగలిగాను" అని లాసాన్‌లోని ఎకోల్ పాలిటెక్నిక్ అందించిన వీడియోలో సోరెన్‌సెన్ చెప్పారు. "నేను నా చేతిని కదిలించినప్పుడు, నేను ఏమి చేస్తున్నానో చూసే బదులు నేను ఏమి చేస్తున్నానో అనుభూతి చెందాను."

యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని కేస్ వెస్ట్రన్ రిజర్వ్ యూనివర్శిటీలో ఇలాంటి అధ్యయనం జరిగింది. వారి విషయం ఇగోర్ స్పెటిక్, 48, మాడిసన్, ఒహియో. జెట్ ఇంజిన్లకు అల్యూమినియం విడిభాగాలను తయారు చేస్తుండగా సుత్తి అతనిపై పడడంతో కుడిచేయి కోల్పోయాడు.

కేస్ వెస్ట్రన్ రిజర్వ్ యూనివర్శిటీ పరిశోధకులు ఉపయోగించిన సాంకేతికత ఒక ముఖ్యమైన తేడాతో లౌసాన్‌లోని ECOLE పాలిటెక్నిక్‌లో ఉపయోగించిన సాంకేతికతతో సమానంగా ఉంటుంది. లౌసాన్‌లోని ఎకోల్ పాలిటెక్నిక్‌లో ఉపయోగించిన ఎలక్ట్రోడ్‌లు సోరెన్‌సెన్ చేతిలోని న్యూరాన్‌లను ఆక్సాన్‌లోకి గుచ్చాయి; కేస్ వెస్ట్రన్ రిజర్వ్ యూనివర్శిటీలోని ఎలక్ట్రోడ్‌లు న్యూరాన్‌లోకి ప్రవేశించవు, బదులుగా దాని ఉపరితలం చుట్టూ ఉంటాయి. మునుపటిది మరింత ఖచ్చితమైన సంకేతాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, రోగులకు మరింత సంక్లిష్టమైన మరియు సూక్ష్మమైన భావాలను ఇస్తుంది.

కానీ అలా చేయడం వల్ల ఎలక్ట్రోడ్‌లు మరియు న్యూరాన్‌లు రెండింటికీ సంభావ్య ప్రమాదాలు ఉన్నాయి. ఇన్వాసివ్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు న్యూరాన్‌లపై దీర్ఘకాలిక దుష్ప్రభావాలను కలిగిస్తాయని మరియు ఎలక్ట్రోడ్‌లు తక్కువ మన్నికగా ఉంటాయని కొందరు శాస్త్రవేత్తలు ఆందోళన చెందుతున్నారు. అయినప్పటికీ, రెండు సంస్థలలోని పరిశోధకులు తమ విధానం యొక్క బలహీనతలను అధిగమించగలరని విశ్వసిస్తున్నారు. స్పైడర్‌డిక్ ఇసుక అట్ట, దూది బంతులు మరియు వెంట్రుకల నుండి చాలా ఖచ్చితమైన విభజనను కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది. లాసాన్‌లోని ఎకోల్ పాలిటెక్నిక్‌లోని పరిశోధకులు, అయితే, ఎలుకలలో తొమ్మిది మరియు 12 నెలల మధ్య ఉండే వారి ఇన్వాసివ్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క మన్నిక మరియు స్థిరత్వంపై తమకు నమ్మకం ఉందని చెప్పారు.

అయినప్పటికీ, ఈ పరిశోధనను మార్కెట్‌లో ఉంచడం చాలా తొందరగా ఉంది. మన్నిక మరియు భద్రతతో పాటు, ఇంద్రియ ప్రోస్తేటిక్స్ యొక్క సౌలభ్యం ఇప్పటికీ తగినంతగా లేదు. సోరెన్సన్ మరియు స్పెక్డిక్ ప్రోస్తేటిక్స్ అమర్చినప్పుడు ల్యాబ్‌లోనే ఉన్నారు. వారి చేతులు, చాలా వైర్లు మరియు గాడ్జెట్‌లతో, సైన్స్ ఫిక్షన్‌లోని బయోనిక్ లింబ్స్ లాగా ఏమీ కనిపించవు. అధ్యయనంలో పనిచేసిన లాసాన్‌లోని ఎకోల్ పాలిటెక్నిక్‌లోని ప్రొఫెసర్ సిల్వెస్ట్రో మైసెరా మాట్లాడుతూ, సాధారణమైన వాటిలాగే కనిపించే మొదటి ఇంద్రియ ప్రోస్తేటిక్స్ ప్రయోగశాలను విడిచిపెట్టడానికి చాలా సంవత్సరాల సమయం పడుతుంది.

"వారు ఏమి చేస్తున్నారో చూడడానికి నేను సంతోషిస్తున్నాను. ఇది ఇతరులకు సహాయపడుతుందని నేను ఆశిస్తున్నాను. నాకు సైన్స్ చాలా సమయం పడుతుందని నాకు తెలుసు. నేను ఇప్పుడు దానిని ఉపయోగించలేకపోతే, తరువాతి వ్యక్తి చేయగలిగితే, అది చాలా గొప్పది."