"Живой" протез способен заменить руку?

Военные исследования все чаще находят себе применение в быту, а сугубо мирные — в военном деле! Обыкновенная хлопковая вата превращается в пироксилин, атомная энергия вращает турбины энергостанций и… ракетных субмарин, а новые современные роботы претендуют на роль перспективных солдат. Наука и техника двойного предназначения, и понятно, что без агентства ДАРПА (Агентство передовых оборонных исследовательских проектов, США), о разработках которого Pravda.Ru уже не раз писала, здесь не обошлось.

Наверно, все помнят первый кинофильм "Терминатор", где бравый Арни режет себе руку, поврежденную во время нападения на полицейский участок, и обнажает то, что находилось у него под человеческой кожей? Аналогичную демонстрацию потенциальных возможностей технологии далеко будущего, мы видим и в "Звездных войнах", где сначала Энакину Скайокеру, а затем его сыну Люку заменяют протезами их отрезанные лазерными мечами руки.

Однако то, что так легко и просто выглядит на киноэкране, для реальной медицины сегодняшнего дня представляет серьезную проблему. Казалось, что не так и трудно заменить потерянную кисть искусственным протезом со множеством сервоприводов внутри, чтобы она могла бы действовать подобно настоящей человеческой, тем более, что механические модели таких устройств уже созданы и функционируют успешно. Однако это совсем нелегко сделать и причина здесь заключается в том, как именно присоединить человека к этой "механической руке". То есть проблема не в том, чтобы сделать такой протез, а в том, чтобы человек мог бы им управлять!

Читайте также: 10 проектов DARPA улучшают орудия убийства

Программа HAPTIX, финансируемая агентством ДАРПА, стремится преодолеть физические и психологические последствия потери конечностей и, прежде всего, направлена на помощь людям с ампутированными кистями. Чтобы понять смысл данной работы, давайте попробуем провести простой эксперимент. Закройте глаза и поднимите правую руку над головой. Затем согните ее в локте так, что она была параллельна земле. Сожмите пальцы в кулак и вновь разожмите. Переместите руку вперед, а затем поверните кисть ладонью вниз. Наконец, откройте глаза, и посмотрите, в каком положении находится ваша рука. Для большинства людей все будет так, как и должно быть, потому что ваш мозг и нервная система работали сообща, чтобы переместить конечность в соответствии с вашим намерением. При этом мозг обработал сенсорную обратную связь, чтобы знать, где ваша рука была в пространстве, хотя вы визуально этого и не отслеживали.

Но для многих людей с ампутированными кистями, даже если на них и установлены сложные протезы, такого рода координация движений недостижима. Для того чтобы управлять своим протезом им требуется на него смотреть! Их протезы не имеют тактильных ощущений и обратной связи с пользователем. А без этого и управление ими весьма затруднено и эффективность их сравнительно невысока. И вот как раз новая программа ДАРПА HAPTIX и стремится дать человеку с ампутированными конечностями возможность чувствовать предметы, которых касается его искусственная рука, и в итоге обеспечить его интуитивным контролем над протезом. Программа основывается на технологии нейронных интерфейсов. Суть ее заключается в измерении моторных сигналов, передаваемых через периферические нервы к мышцам, которые обеспечивают тактильные ощущения и обратную связь.

То есть предполагается, что специальные вживленные в мышцы электронные устройства, подсоединенные к соответствующим датчикам на протезе, будут стимулировать периферические нервы и таким образом информация о касании того или иного предмета пойдет к человеку в мозг. Затем оттуда пойдет сигнал к мышцам совершить нужное действие. Этот сигнал эти устройства воспримут, декодируют и передадут в электронный протез, а он, повинуясь этим командам, выполнит требуемое действие. В итоге человек сделает то, что он хочет сделать, и к тому же почувствует, что именно он сделал!

Конечная цель заключается в создании полностью имплантируемого устройства, которое будет безопасным, надежным, эффективным и полностью совместимым с человеческим организмом. "Исследования показали, что нервы ампутированных конечностей остаются функциональными в течение десятилетий после их потери", — сказал Дуг Вебер, руководитель этой программы DARPA. Лучшим доказательством этому являются так называемые "фантомные боли", когда у человека, скажем, кисти нет, а палец на ней болит. Причем их испытывают 80 процентов людей с ампутированными конечностями. "У нас есть возможность не только значительно улучшить способность инвалида контролировать свой протез конечности, — заявил он, — но создать для него богатый и яркий мир сенсорных ощущений, которого он до того был лишен. А это в свою очередь позволит инвалидам забыть о том, что у них вместо руки искусственный протез, использовать его полный рабочий день и принять его как продолжение своего тела. После того, как развитие системы HAPTIX будет завершено, люди получат такой набор программ и микросхем, что это позволит создать протезы, практически не отличимые по уровню их функционального совершенства от конечностей из живой плоти".

Данная программа дополняется другой — DEKA Arm System, цель которой — создание такого протеза человеческой кисти, который бы практически не отличался от живой руки! Программа была запущена в 2006 году, и вот теперь получены обнадеживающие результаты: создан протез, способный улучшить качество жизни для людей с ампутированными конечностями. Инициатор проекта д-р Джеффри Линг, доктор медицинских наук, директор биологических технологий Управления DARPA говорит, что проблема заключалась в том, чтобы создать комплекс соответствующих устройств и объединить их в одно целое. Это, прежде всего миниатюрные, но мощные микроэлектродвигатели, датчики, сенсорные и компьютерные системы управления, наконец, биологически совместимые пластики, позволяющие носить протез на конечности продолжительное время. Зато теперь работа завершена, и "рука для Арни", только вот не металлическая, а пластиковая, сегодня готова и может быть передана для выведения на коммерческий рынок! Ну, а точность работы нового протеза такова, что его пальцы могут взять даже ягоду и при этом ее не раздавить!

Перспективы заманчивые, что и говорить. Но, как известно, у каждой медали две стороны. И вот вторая-то сторона как раз и ведет нас в не слишком-то и привлекательный мир, который мы уже сегодня можем увидеть в фантастическом боевике 2009 года "Суррогаты", снятым по одноименному комиксу режиссером Джонатаном Мостоу с актером Брюсом Уиллисом в главной роли. Действие разворачивается в 2057 году после того, как разработан вышеупомянутый интерфейс, позволяющий инвалиду, лишенному, например, возможности ходить, силой нервных импульсов управлять роботом-андроидом. При этом андроид ведет себя, как человек, а человек — его оператор — ощущает все то же самое, что и его электронный двойник и, прежде всего, — видит его "глазами".

Читайте также: Мантра опреснит воду для армии

Однако изобретение, позволившее инвалидам с ограниченными возможностями жить полноценной жизнью, вскоре начали использовать и люди вполне здоровые. В результате мир полностью преобразился. 98 процентов населения Земли не выходят из дома, а в это время их жизнью живут роботы-суррогаты. Они могут выглядеть, как угодно, всегда обладают идеальной внешностью, могут быть любого пола и делать практически все, что угодно без какого-либо вреда для оператора. Разумеется, армия США также использует суррогатов (эконом-класса, с очень примитивным человеческим обликом) для проведения своих "миротворческих операций". Теперь каждый сам создает для себя желаемого персонажа. Девушки предпочитают образ идеальной красивой куклы, а мужчины желают показать себя атлетически сложенными и элегантными. Все происходит, как и в любой современной компьютерной игре. Люди играют созданными персонажами, однако реально, по сути, не живут, а влачат убогое и трусливое существование…

А ведь целью создателя суррогатов было благое дело — позволить обездвиженным людям вновь почувствовать себя полноценными. Но случилось то, что случилось, потому что… "благими намерениями выложена дорога в ад!" Соответственно есть люди, не признающие пользы от использования "бездушных роботов". Они образуют "колонии", куда запрещен вход суррогатам, и минимально общаются с миром за пределом своих владений. В итоге Брюс Уиллис в очередной раз должен спасти мир и это ему уж, конечно, удастся. Вот только пророчество, представленное в этом кинофильме, в результате подобных разработок может вполне сойти за футуристический прогноз. Так что "рука не хуже, чем у Арни" это, конечно, здорово во всех отношениях. Но люди ведь ни в чем меры не знают, так что "мир суррогатов" понемногу становится все ближе и ближе к нам!