Bionische vingertop geeft oppervlaktestructuur door

Een team uit Zwitserland heeft het voor elkaar gekregen een man via een bionische vinger verschillende oppervlaktestructuren te laten voelen. De patiënt kon het verschil tussen grof en glad voelen via sensoren in de bionische vinger.

De vinger werd gekoppeld aan Dennis Aabo Sørensen die zijn hand in 2003 kwijtraakte na een vuurwerkincident. Hij heeft al vaker met het team van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne samengewerkt, onder andere in 2014 toen hij een bionische hand met tastzin kreeg.

Nu werd de vinger met elektromechanische sensoren verbonden met de al aanwezige elektrodes in zijn bovenarm. De sensors werden vervolgens verbonden met een computer. Deze computer zette het signaal om in een sequentie van commando's waarmee de via elektrodes verbonden zenuwen in het overgebleven stuk bovenarm van de man gestimuleerd werden. Het patroon simuleerde dat wat natuurlijk zou voorkomen als een echte vinger over een oppervlak strijkt.

Om het te testen, bevestigden de onderzoekers de vinger aan een machine die automatisch over verschillende soorten plastic met verschillende textuur gleed. Als de vinger bewoog, nam de voor het onderzoek geblinddoekte Sørensen een gevoel van textuur waar op de plek waar voorheen de wijsvinger van zijn geamputeerde hand zat. Hij kon in 96 procent van de gevallen het type oppervlak goed raden.

Sørensen zegt in een bericht van de EPFL dat het gevoel erg dichtbij het gevoel in zijn echte arm kwam. Hij kon grofheid voelen en het verschil tussen de hobbels. Het idee is om uiteindelijk vingertoppen met gevoel te combineren met volledige armprotheses.

Naast tests met Sørensen deden de onderzoekers ook tests met mensen die geen arm verloren waren. Bij deze vier proefpersonen werden elektrodes ter grootte van een dunne naald in de bovenarm gestoken. Deze vrijwilligers konden in 77 procent van de gevallen verschil onderscheiden.

De onderzoekers vergeleken ook de hersengolven van de mensen zonder geamputeerde arm met wat ze waarnamen als ze via de bionische vinger 'voelden'. In beide gevallen waren de hersengolven vergelijkbaar.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Bron: eLIFE Sciences

Reacties (10)

[tijnvw]

Dit is nog veel interessanter dan het mogelijk klinkt, namelijk:
Een zenuw een signaal laten doorgeven is in de praktijk al moeilijk, hoewel het principe heel eenvoudig is; denk maar aan de bekende biologie-demonstraties waarbij je een stroompje op een kikkerpoot zet, die vervolgens contraheert. Zodra je één zenuwvezel geëxciteerd hebt, volgt de rest langs biologische weg.
Voor sensibele prikkels geldt in principe hetzelfde: zolang de eerste (overgebleven) zenuw het signaal maar overneemt, volgt het daarna de natuurlijke weg.

Wat hier nu zo bijzonder aan is, is dat de menselijke (en alle zoogdier-) zenuwbanen in het ruggenmerg en in de hersenen in 3 verschillende systemen zijn onderverdeeld.
- Motorisch (voor bewegen, dus signaal van hersenen naar spier)
- Vitale sensibiliteit (hiermee voel je simpel gezegd groffe dingen, pijn: aan/uit)
- Gnostische sensibiliteit (hiermee voel je de fijne dingen, en kun je bijvoorbeeld ook het verschil tussen pijn door een speldenprik of druk door een wattenstaafje onderscheiden)

Als je het zo bekijkt, voel je al aan dat vitale sensibiliteit relatief een veel simpeler prikkel is. De aard/textuur van een aangeraakte stof bepalen (gnostisch) is vele malen complexer dan alleen vertellen of je iets aanraakt (vitaal).

Hiermee komt een bionische arm die niet alleen een leuke gimmick is voor op youtubefilmpjes, maar die het leven van de drager ook echt een stuk aangenamer maakt, een stuk dichterbij.

[Reactie gewijzigd door tijnvw op 3 augustus 2024 21:37]

[bbob]

Wat je in dit verhaal vergeet is je ogen. Hiermee registreer je ook het zien van de aanraking en daaruit komt een reactie. Raak een spin aan en de meeste mensen trekken hun hand terug.

Raak iets in een afgesloten doos aan zonder dat je het kan zien en je reactie zal heel anders zijn.
Je kan dan wel registreren hard, zwacht, nat droog, haren enz. Echter in veel gevallen is dat alles wat je kan registreren en kun je het object en dus de link in je brein met de rest van de informatie niet maken.

[Musical-Memoirs]

Waarom zal je een spin in een doos niet snel herkennen? Je weet niet wat je moet verwachten. Je hersenen kan geen context herkennen en maar weinig mensen hebben zo vaak spinnen angeraakt dat ze het gevoel zonder enige context kunnen herkennen.

Het is wel zo dat we het beste iets herkennen op ons zicht. Het is snel, makkelijk en gedetaileerd. Maar het belangrijkste is de manier hoe je hersenen de informatie verwerkt. Stel je ziet een 2D foto van een appel half verstopt achter iets anders. Dan zal je dit nog steeds als een appel herkennen. Zie je nog veel minder dan de helft in zwart-wit, dan wordt het een bijna onmogelijke taak. Maar wat als je in zwart-wit minder dan de helft ziet in een fruitschaal, dan hebben je hersenen ineens een context, het fruit dat het meeste er op lijkt is een appel dus zal het wel een appel zijn.

Dit werkt ook met je tast.
Als je een appel wilt pakken en je loopt naar een fruitschaal, dan weet je wat je moet verwachten. Het kleinste detail aan gevoel wordt automatisch aangevult waardoor je zonder te kijken naar de appel of je hand toch de appel tussen het fruit kan identificeren.
In vrijwel alle gevallen waar je dagelijks mee te maken hebt is tast meer dan genoeg om te identificeren wat je aanraakt omdat je de context toch al al weet. Ik weet dat er een toetsenbord, muis, glas water, papier, een pen en meer op mijn bureau ligt. Zonder ook maar een moment naar deze voorwerpen te kijken kan ik toch bijna alles pakken of zelfs gebruiken. Ik ken de context, ik herken het gevoel en mijn hersennen vullen de gebrekkige informatie aan tot een geheel.

[Darkwolf_1982]

Ja, maar wat je nu aanhaalt valt buiten de scope van deze test.
En daar ging zijn tekst over.

[dutchruler]

Wellicht ook handig met zo'n operatie robot. Dan kan de arts vanaf een andere locatie een operatie uitvoeren en dan 'voelen' wat hij/zij doet.

Of wat denk je van Virtual Reality waar je door middel van "een nog wel wat enge interface met naalden" kan voelen wat er gebeurd. Ik denk dat hier nog wel veel meer mogelijkheden in zitten om uit te diepen.

[Frenz64]

Dat was het eerste wat ik dacht, de eerste stap naar 'heldervoelendheid' ofwel via een remote sensor toch gevoelssensatie krijgen. Dan gaat er een wereld aan mogelijkheden open (en het zal niet de eerste keer zijn dat een bepaalde industrie hier het voortouw gaat nemen )

[Musical-Memoirs]

Denk niet dat een inface met naalden zou werken, als je geen relaxte houding aanhoud kan dat onveilig zijn. In de huidige vorm van VR is beweging juist van groot belang.
Ik denk dat je eerder aan implantaten en draadloze communicatie moet denken.

Ik hou het wel bij normale VR zonder dat soort ongein.

[poor Leno]

Ook gelijk het eerste wat ik dacht

[Musical-Memoirs]

Geweldig!
Er is een goede reden dat onze handen vrij gevoelig zijn.
Onbewust identificeren we extreem veel met aanraking.
Zonder dat gevoel moet je constant kijken wat je aan het doen bent.
Hoe nauwkeuriger ze het gevoel terug brengen hoe handiger zo een prothese zal worden.

Zonder tast heb je niet eens door of je iets vast hebt.
Zonder het verschil in structuur zal je sommige dingen nog steeds niet door hebben of weet je niet of je het juiste vast hebt. stel je hebt een papiertje of andere kleine objecten vast, dan heb je structuur echt nodig. Papier is zo dun dat zonder papier je vingers wel tegen elkaar zouden zitten, het is dus belangrijk het verschil in structuur van je vingertoppen en het papier te onderscheiden.