Uraz rdzenia kręgowego czy udary mogą negatywnie wpłynąć na nasze zdolności balansowania w codziennych spacerach. Dla osób, które przeszły ze stanu zdrowia do niepełnosprawności, taka choroba nieraz sprawia, że tracą dostęp do tej części rzeczywistości, która była dla nich nieodzowna. Równowaga jest ważna w codziennym funkcjonowaniu.
Zespół 21 naukowców z różnych uczelni, pod przewodnictwem Matthew Flavina, zajęło się tym problemem tak, by z pomocą dodatkowych sensorów poprawić zdolności chodzenia osób podejmujących się rehabilitacji. Stworzyli oni coś na wzór “sensorycznego zamiennika”, który konwertuje nacisk stopy na kod, a ten jest konwertowany na wibracje i ciepło, jakie są odczuwane w innych częściach ciała.
W zachowaniu równowagi pomogą przedramiona, wibracje i ciepło
System stworzony przez naukowców został opisany w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences. Rozwiązanie składa się z trzech elementów (pięciu, jeśli liczyć wkładki i naramienniki podwójnie). Podstawą do pomiaru są wkładki wkładane do butów. Rejestrują one, jak zmienia się dystrybucja obciążenia w czasie rzeczywistym.
Za pośrednictwem Bluetooth te informacje są wysyłane do receptorów na przedramionach. Wybór tego miejsca nie jest przypadkowy – często w przypadku uszkodzenia rdzenia kręgowego przedramiona zachowują duży stopień odczuwania. Pośrednikiem w procesie jest smartfon, który przetwarza sygnały o dystrybucji masy na komendę wibracyjną, która dociera do przedramion.
Czytaj także: Naukowcy odkryli ukryte wzorce poprzedzające wielkie trzęsienia ziemi. Co się dzieje przed kataklizmem?
Matthew Flavin, profesor asystujący, tłumaczy to na łamach Techxplore jako system zmiany jednego zmysłu na drugi: “Jednym z ograniczeń w wielu podejściach do haptyki jest to, że musisz stworzyć matrycę brakującego zmysłu i nałożyć ją na zupełnie inny zmysł. My zachowujemy informację, której brakuje, czyli dystrybucję nacisku i zasadniczo wkładamy ją do innej części ciała”.
Skuteczność rozwiązania jest obiecująca, a równowaga wraca do pacjentów. Pacjenci przyznawali, że już po dwóch godzinach prawidłowo rozpoznawali, z czym wiąże się napięcie w ramionach i łączyli je z uczuciem postawienia stopy na ziemi z dużą dokładnością. Rozwiązanie w przypadku osób z urazem rdzenia kręgowego oraz udarem pomogło im w znacznym stopniu z utrzymaniem równowagi na nogach i lepszym prowadzeniu kroków.
Zarówno częstotliwość sygnału, jak i jego intensywność, mogą być dopasowane do potrzeb pacjentów, w tym do miejsca, gdzie odczuwają sygnały najmocniej.
Wibracja to jednak nie jedyny sygnał, jaki może wyprodukować urządzenie. Oprócz tego może wysyłać w wolniejszym tempie sygnały cieplne. Te mają być skorelowane z alertami dla pacjentów, które maja dać im informację o zbyt mocno naciskanych punktach. To pomoże zapobiec owrzodzeniom stopy cukrzycowej czy też odleżynom, co przyda się osobom w trudnych warunkach, np. stale leżącym lub na wózkach inwalidzkich.
Nawigacja z zapożyczeniami z innych zmysłów może pomóc wielu osobom
Celem jest stworzenie jeszcze mniejszych i bardziej przystępnych rozwiązań, które będą mogły przejść testy kliniczne. Rozwiązanie już teraz może być łatwo dopasowywane do różnych potrzeb pacjentów i rodzajów rehabilitacji tak, by równowaga nie była problemem.
Nad podobnym narzędziem pracowali swego czasu badacze z Instytutu Wyssa w Harwardzie oraz Uniwersytetu Bostońskiego. Stworzyli oni system wibrujących wkładek do butów, których sygnały były na tyle delikatne, by nie odczuć ich na co dzień, ale na tyle intensywne, by pomóc ciału w niwelowaniu odchyleń od prawidłowego kroku. Dzięki rezonowaniu sochastycznemu poprawia się wykrywanie sygnału nerwowego, a to pomaga w prawidłowym odnalezieniu się stopy. Nie korzystano jednak z sygnału wibracyjnego do przekazania informacji w innym miejscu ciała.
Czytaj także: Czas popłynie wstecz? Badanie kwestionuje jedno z najbardziej fundamentalnych założeń fizyki
Nawigacja z wykorzystaniem zmysłów innych niż wiodący nie jest dla ludzi niczym nadzwyczajnym. W 2015 roku uczeni z Berkeley pokazali, że istnieje coś na wzór olfaktorycznego pozycjonowania się, gdzie odpowiednikiem systemu GPS jest nasz system węchu. Połączenie opuszek węchowych z hipokampem mózgu jest bowiem na tyle silne, że pozwala na tworzenie map przestrzennych naszego otoczenia. Łączenie różnych fragmentów informacji w jednolity przekaz to specjalność naszego mózgu.
