První bionická ruka s hmatovými vjemy je na světě. Blíží se éra kyborgů?

Umělá, ale citlivá…

Vývoj protéz od svého vzniku urazil pořádný kus cesty. Žádný z objevů se však ani zdaleka nepřiblížil údajům předávaným skutečnou lidskou rukou, tedy alespoň pokud jde o přirozenost a účinnost. Nyní to ale vypadá, že se blýská na lepší časy. Tím správným krokem kupředu dost možná vykročila skupina vědců ze Švýcarského federálního technologického institutu v Lausanne (EPFL), která publikovala zajímavé řešení tohoto důležitého klinického a vědeckého problému v prestižním časopisu Neuron. Nově vyvinutá hi-tech ruka zvládá napodobovat „hlas“ neuronů, čímž reprodukuje sbor signálů, který se pohybuje od špiček prstů až k mozku. Nervová vlákna se tak dokážou spojit s hmatovými receptory umělé ruky a poté předávat informace co možná nejpřirozenějším způsobem. Tato senzorická zpětná vazba zvyšuje v protéze mimo přirozenosti také hmatovou citlivost a obratnost, čímž se vědcům otevírá úplně nový scénář ve výzkumu umělých protéz. „V této práci jsme nezačali od robotické ruky, ale od zdroje senzorických informací. Snažíme se nejpřesnějším způsobem reprodukovat dynamiku neuronů prstů v okamžiku, kdy se dotýkají nějakého předmětu. Tímto způsobem jsme přenesli signál do nervového systému pacienta, který byl okamžitě rozpoznán jako přirozený,“ vysvětlil jeden z autorů Alberto Mazzoni.

Efektivní, ale stále nepraktická

Takový úspěch odborníci považují za významný krok, neboť jsou vůbec poprvé brány v úvahu všechny aspekty hmatového vnímání. „Naše výsledky umožňují, aby byly protézy efektivní a využitelné přirozeným způsobem a nebyly vnímány jako cizí tělesa, což výrazně zvýší klinický dopad těchto technologií,“ prozradil spoluautor výzkumu Silvestro Micera. Bez nadsázky tak můžeme říct, že s novým vynálezem dokázali překročit „smyslové“ hranice tradičních necitlivých protéz. Inženýři se nyní pokoušejí vyrobit zařízení v takové podobě, aby bylo možné daný implantát využívat konstantně během celého dne. V prvé řadě je nutné odstranit kabely a pouzdro s bateriemi – tedy technické díly, které jsou v tuto chvíli pro fungování umělé ruky zcela nezbytné. Aktuální pacientovo nepohodlí by tak mohlo v budoucnu nahradit speciální zařízení s wi-fi připojením vsazené přímo do hrudníku svého nositele. Autoři studie věří, že po vyřízení nezbytných právničin první experimenty proběhnou již v roce 2020. Mezi jejich další cíle patří zvýšení účinnosti stimulace periferních nervů a vývoj hmatových senzorů schopných poskytnout ještě četnější a přirozenější pocity. Budeme kyborgové.

Konec fantomové končetiny?

Podle vědců budou pacienti díky jejich novému úspěchu schopni zvládat jemné, ale i náročnější fyzické aktivity. Nebudou mít tudíž problém například pracovat na klávesnici nebo zvedat těžkou činku. Takto různorodé aktivity je možné vykonávat právě skrze senzorické informace, které jsou při každém pohybu a kontaktu posílány do našeho nervového systému. O životě postižených, kteří takovou schopnost ztratili, výzkumníci hovoří jako o světě bez barev a kontrastů. O důležitosti lidských rukou není ostatně třeba ani polemizovat.

Převratnou bionickou ruku vyzkoušela jako první Loretana Puglisi, která se zavázanýma očima po hmatu rozeznala tvar a povrch mnoha různorodých předmětů. „Poprvé jsem vnímala protézu jako přirozené rozšíření mého těla a ne jako externí část. Bionická ruka mi umožnila zachytit předměty, cítit jejich velikost a konzistenci, aniž bych je viděla,“ neskrývala své nadšení Puglisi. Zároveň podotkla, že si zdraví lidé ani neuvědomují, kolik toho dokážeme prostým dotykem o daném předmětu vlastně zjistit. A jestliže se nová protéza skutečně osvědčí, pravděpodobně se postižení pacienti rozloučí s nepříjemnými a bolestivými pocity zvanými fantomová končetina. Tímto syndromem, který způsobuje zdání, že je amputovaná končetina stále ještě součástí těla, trpí přibližně 60–80 % pacientů.

Svět jako ze science fiction

Vědci jsou tak zřejmě na stopě vedoucí ke splnění vize jako ze science fiction, neboť budou lidé v dohledné době nosit protetické končetiny komunikující přímo s mozkem. Pro lidskou rasu představuje něco takového skutečně obrovskou výzvu. Vždyť úspěch lidstva ostatně nebývá ve shodě s přírodou příliš častý. Svět a jeho biologické systémy měly k vyřešení nemála problémů k dispozici miliony let, kdežto v případě civilizace mluvíme o pouhých staletích. Nahrazení chybějících končetin lidského těla tak patří mezi jeden z nejpozoruhodnějších příkladů pokroku Homo sapiens.

Vývoj funkčních protéz ovšem není ani zdaleka otázkou pouze 21. století. Archeologové nalezli zhotovené náhražky lidského těla již z období starověkého Egypta, Řecka a Říma. S dnešními protézami však měly ty dřívější pramálo společného. Mnohdy šlo o prosté dřevěné kolíky, popruhy a primitivní končetiny se závěsnými spoji, které alespoň částečně plnily funkci kloubů. Vývoj lidských protéz poněkud nepřekvapivě zažil největší rozmach po první světové válce, kdy potřeba funkčních umělých končetin obrovsky stoupla.

Text: Petr Smejkal