Результаты работы опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
Большинство интерфейсов, которые "отвечают" за чувствительность в протезах, подключаются к периферической нервной системе. Ощущение, что формируются таким образом, неестественные и повторяют результат примитивной электростимуляции, которые проявляются в виде покалывания.
Раньше ученые разработали интерфейс с прямым выходом к нейронам - он обеспечил парализованному пациенту реалистичную ощупь в бионическом протезе.
Трудностью в индуцировании такого соприкосновения остается управление электрическими импульсами. Предыдущие работы показали, что интенсивность тактильного ощущения от протеза может варьироваться в зависимости от частоты и силы отдельного заряда-стимула. В частности, предполагалось, что интенсивность раздражителя, который воспринимается, может обеспечивать количество пиковых потенциалов действия, или шипы, в нейронах.
В новой работе авторы проверили эту гипотезу. Двум мужчинам с ампутированной правой рукой были имплантированы нейроинтерфейсы, которые подключались к срединному, локтевому и лучевому нервам поврежденной конечности. Путем стимуляции нервов ученые индуцировали у испытуемых ощущение прикосновения и пытались выявить закономерность между характеристиками стимула и реакцией, что регистрируется.
Результаты показали, что сила ощущения зависит от "скорости активации заряда" и частоты спайков. Изменяя показатель, авторам удалось предсказуемо влиять на интенсивность сенсорных ответов. Полученные выводы позволяют объединить наработки в этой области и реализовать полноценную систему "нейроинтерфейс-протез", которая будет "чувствовать" и за счет адекватной обратной связи от органа реалистично повторять моторику этой руки.