Віртуальна відчуваюча рука дозволить у майбутньому створити протез, який докладно повідомляє мозок про свої відчуття.
Ідеальний протез кінцівки повинен мати ті ж властивості, що і справжня кінцівка - він повинен так само рухатися і відчувати. Щодо рухливості штучних рук і ніг вдалося досягти значних успіхів, але як бути з чутливістю? Ми відчуваємо холод, тепло, можемо відрізнити перо від наждачного паперу завдяки безлічі спеціальних рецепторів, розташованих в шкірі і пов'язаних з мозком. Чи можливо зробити аналогічну систему чутливості в протезі?
Для повноцінної імітації тактильного сприйняття кожне з цих відчуттів потребує окремого вивчення. Якщо мати на увазі відчуття від текстури поверхні, то тут потрібно експериментувати з соматосенсорною корою мозку. Дослідники з Університету Дьюка і Вищої школи економіки за допомогою імплантованих електродів стимулювали соматосенсорну кору у макак-резусів, при цьому електроди були встановлені так, щоб у однієї мавпи стимулювати зону, відповідальну за тактильні відчуття в пальці, а в іншої - в нозі.
Потім тварин посадили навпроти екранів і дали джойстики, щоб керувати курсором, який виглядав як палець віртуальної руки. На екрані було два сірих прямокутника, у яких була «шершава текстура»: вертикальні смужки, які не можна було побачити, але можна було «намацати» курсором. Коли курсор перетинав смужку, соматосенсорна кора мавпи стимулювалася через електроди.
Спочатку макаки керували курсором за допомогою джойстика. Потім зв'язок джойстика з курсором розірвали, і тварин підключили до віртуального пальця за допомогою нейрокомп'ютерного інтерфейсу, так що сигнали для курсора зчитувалися прямо з мозку. Мавп заохочували щоразу, коли вони вибирали найбільш «шершавий» прямокутник. Авторів роботи окремо цікавило, чи збережеться здатність порівнювати тактильні властивості поверхні (тобто більшу або меншу шершавість) при різній швидкості дотику.
Обидві мавпи вже після першої експериментальної сесії справлялися із завданням краще, ніж якби вони просто вгадували правильний прямокутник. При цьому швидкість «ощупування» - тобто те, як швидко вони проводили «рукою» - курсором над нібито відчутними об'єктами - на результат не впливала. Що означало, в свою чергу, що вони дійсно могли на дотик розрізнити шорсткість різних прямокутників. Результати досліджень описано в PNAS.
Можна зробити висновок, що нейроінтерфейс цілком здатний передавати тактильне відчуття текстури. Відносна простота імітації цього відчуття дозволить без зусиль впровадити технологію у вже існуючі нейропротези. У перспективі дослідникам ще належить розібратися в тому, як кодувати тактильні відчуття відразу від декількох рецепторів штучної кінцівки, щоб передавати інформацію про більш складні текстури.
Раніше ми писали про відчуваючі протези, коли штучній руці давали можливість відчути вагу і текстуру поверхні. Але в тих випадках мова йшла про протез, який посилає сигнали в уцілілі нерви кінцівки. Зараз же мова йде про те, щоб протез повідомлявся безпосередньо з мозком - тоді він буде більш зручним і більш природним.