Sinnesintryck leds genom benförankrade proteser
Människor som har en benförankrad protes kan höra via vibrationer genom implantatet och skelettet. Denna spridning av ljud är en viktig del av osseoperceptionen – sinnesintryck som förmedlas via protesen. Upptäckten ger ny generell kunskap om hur människor uppfattar berörings- och hörselintryck, och kan användas för att utveckla bättre proteser.
Hur kan man hjälpa amputerade personer att återfå förmåga att uppleva beröring och andra sinnesintryck från omgivningen, exempelvis när de greppar ett föremål eller går på ojämn mark?
En internationell forskargrupp i Sverige och Italien har funnit ett nytt svar på frågan. De har för första gången visat att patienter med osseointegrerade protesimplantat, det vill säga proteser som är förankrade direkt i skelettet, har hjälp av sin hörsel när de uppfattar sin omgivning genom sitt implantat.
Forskningen är ett samarbete mellan Chalmers, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborgs universitet och Scuola Superiore i Sant’Anna i Italien.
Ljud fortplantas genom armar och ben
I en artikel som nyligen publicerades i Nature Scientific Reports presenterar forskarna en upptäckt som öppnar ytterligare möjligheter att utveckla nya konstgjorda kroppsdelar. Även om ljudets förmåga att ledas genom skallbenet är ett välkänt fenomen, som noggrant studerats av professor Bo Håkansson på Chalmers som också deltog i studien, var det tidigare inte klarlagt om benledning av ljudet även sker i armar och ben och därigenom bidrar till osseoperception – sinnesintryck från mekanisk stimulering av benförankrade proteser.
– Hittills har den allmänna uppfattningen varit att det är beröring som har spelat den viktigaste rollen för osseoperception hos patienter med konstgjorda kroppsdelar fästa i skelettet, säger Max Ortiz Catalan, som lett forskningen och är föreståndare för Chalmers laboratorium för biomekatronik och neurorehabilitering.
Francesco Clemente, gästande doktorand från Biorobotics Institute of Scuola Superiore Sant’Anna, utförde experimenten vid laboratoriet:
– Genom fyra olika psykofysiologiska tester har vi visat att även mycket lätta beröringsintryck kan färdas genom kroppen och upplevas i form av ljud. Hörseln förstärker på detta sätt beröringsupplevelsen, till och med hos patienter med benproteser som är osseointegrerade.
Starkare upplevelser och snabbare reaktioner
Resultaten visar att osseointegration, som alltså gör det möjligt att fästa stabila, mekaniska robotproteser direkt i skelettet genom ett titanimplantat, förbättrar såväl funktionaliteten som patientens välbefinnande och förmåga att hämta information från sin omgivning.
Forskarna har utfört sina tester på tolv patienter med arm- eller benamputationer av olika omfattning. Samtliga undersökningar visade att patienterna kunde uppfatta mekaniska vibrationer mot titanimplantatet både genom hörsel och beröring. I synnerhet uppgav patienterna att de hörde ljud samtidigt som vibrationer gick genom armen eller benet. Under experimenten fann forskarna att de som har osseointegrerade protester kan uppfatta mycket små stimuli och reagera snabbare på dem, tack vare de ytterligare intryck som hörseln ger.
– I praktiken upplever patienterna förnimmelserna som starkare och mer rika på information eftersom de består av två olika former: beröring och hörsel, säger Max Ortiz Catalan. Detta är ett viktigt framsteg för kunskapen om osseoperception som sådan, och i ett bredare perspektiv även viktigt när det gäller hur människor uppfattar beröring och ljud. Den här upptäckten kan bli en utgångspunkt för att ta fram nya proteser som ger användaren förstärkta sinnesintryck.
Artikel:
”Touch and Hearing Mediate Osseoperception”, Nature Scientific Reports, (2017)
doi:10.1038/srep45363
För mer information, kontakta:
Max Ortiz Catalan, institutionen för signaler och system, Chalmers, https://www.facebook.com/ChalmersBNL/, tel 070-846 10 65, maxo@chalmers.se
Fakta om forskningen
Forskningen är ett samarbete mellan institutionen för signaler och system på Chalmers, Centrum för avancerad rekonstruktion av extremiteter vid Sahlgrenska Universitetssjukhuset, institutionen för neurovetenskap och fysiologi vid Göteborgs universitet, samt BioRobotics Institute of Scuola Superiore i Sant’Anna, Italien.
