Robot Ellerin Kontrol Edilmesini Sağlayan Kaslar

Günümüzdeki robot protezlerin çoğu derinin üzerinden kaslardaki elektrik sinyallerini algılayarak çalışır. Uzvun kaybedilmesinden sonra kolun dirsekle bileğin arasındaki bölgesinde parmakların hareketlerini kontrol eden kaslar kalmışsa, hasta bu kasları kasıp gevşeterek robot eli hareket ettirebilir. Eğer bu kaslar kalmamışsa hastanın pazıdaki çeşitli kasları kasıp gevşeterek robot eli yönetmeyi öğrenmesi gerekir.

Kaslardaki elektrik sinyallerini algılayan robot protezlerle ilgili en önemli sorun, koldaki terlemelerin ve şişmelerin ya da kolun protez içindeki hareketlerinin elektrik sinyallerini etkilemesidir. Bu yüzden cihazın doğru çalışacak şekilde tekrar tekrar ayarlanması gerekir.

Sinirleri “Dinleyerek” Çalışan Protezler

Uzuvlarını kaybeden insanların robot elleri kontrol etmesini sağlamanın bir başka yoluysa beynin verdiği emirleri kaslara ileten sinirleri algılamaktır. Doğrudan sinirlere bağlanan kablolar, sinirlerdeki elektrik sinyallerini robot eli kontrol eden mekanizmaya iletir. Bu yöntemle ilgili en önemli sorunsa sinirlerdeki elektrik sinyallerinin çok zayıf olmasıdır. Bu yüzden bazı araştırmacılar, elin hareketlerini kontrol eden sinirleri çeşitli kaslara bağlayarak sinyalleri güçlendirmeye çalışır. Örneğin bazen elleri kontrol eden sinirler göğüs kafesindeki çeşitli kaslara bağlanır ve beyin, elin hareket etmesi için komut verdikçe hastanın göğsündeki kaslar kasılıp gevşemeye başlar. Böylece robot eli kontrol eden mekanizmaya aktarılacak elektrik sinyalleri güçlendirilmiş olur. Ancak elleri kontrol eden kasların göğüsteki kaslara bağlanabilmesi için göğüs kısmındaki çeşitli kasları kontrol eden sinirlerin çıkarılması gerekir. Bu durum bazen hastanın kolunun üst kısmını hareket ettiren çeşitli kasların işlevsiz hâle gelmesiyle sonuçlanır.

Kaslarla Sarmalanan Sinirler

Michigan Üniversitesinden Prof. Dr. Paul Cederna ve öğrencileri ise yaklaşık on yıldır alternatif bir yöntem üzerinde çalışıyor. Araştırmacılar önce ellerin hareketini kontrol eden sinirleri izole ediyor, daha sonra da bu sinirleri kalçadan alınan kaslarla sarmalıyorlar. Hasta elini hareket ettirmeyi düşündüğünde kalçadan pazıya ya da kolun dirsekle bileğin arasındaki bölgesine nakledilen kaslar kasılıp gevşiyor. Böylece sinirler tarafından taşınan sinyallerin algılanması kolaylaşıyor.

Sinirlerin kaslarla sarmalanması uzuvlarını kaybeden insanların ağrılarını azalttığı için geçmişte de pek çok hastaya benzer uygulamalar yapılmıştı. Ancak bu hastalar, robot elleri kontrol etmek için sinirlerdeki sinyalleri algılayan implantlara sahip değildi. Yakın zamanlarda Science Translational Medicine’da yayımlanan makalede uzuvlarını kaybeden insanların kollarına nakledilen kaslarla robot elleri kontrol etmesiyle ilgili ilk testlerin sonuçları yer alıyor.

Makaleye göre, kurulan sistem sinirlerdeki sinyalleri algılayıp robot ele doğru bir biçimde aktarma konusunda hayli başarılı. Üstelik üç yüz gün kullanıldıktan sonra bile doğru bir şekilde çalışmaya devam ediyor. Ayrıca sistem zaten ellerin hareketlerini kontrol eden sinirlerdeki sinyalleri algılayarak çalıştığı için hastaların sistemin nasıl kullanılacağını öğrenmesi gerekmiyor. Sadece elleriyle yapmak istedikleri hareketleri düşünmeleri yeterli.

Şu an için sistem piyasaya sürülmeye hazır değil. Çünkü uzuvlarını kaybeden insanların kablolarla robot eli kontrol eden laboratuvar aletlerine bağlanması gerekiyor. Araştırmacılar, gelecekte kablolara gerek olmaksızın robot elin kontrol edilmesine imkân veren bir implant geliştirmeyi planlıyor.

Kaynak:

• Servick, Kelly, “Minimuscles let amputees control a robot hand with their minds”, Science, 2020.