Een armprothese die echt kan voelen

Melissa Loomis, een Amerikaanse vrouw uit Ohio, heeft haar arm moeten laten amputeren in 2015 nadat ze was aangevallen door een wasbeer. Nu zal zij deel uitmaken van een groep mensen die een nieuwe generatie robotarmen, die nog nooit zo menselijk voelden, mogen uittesten. Met een zacht stemmetje grapt ze hoe haar vriendinnen na haar ongeluk steeds opgezette wasberen bleven sturen. Ze liet ons foto's zien van haar honden die met de wasbeer vochten nadat het gebeurde. Maar tegelijk zag ik hoe ze een robotarm met haar gedachten heen en weer bewoog, terwijl Dr. Ajay Seth verheugd toekeek.

Tot voor kort was het zo dat bij verlies van een arm of been de keus in protheses nogal beperkt was en vooral varieerde in het uiterlijk. Maar de functie was niet anders; gewoon een gevoelloze verlenging van je geamputeerde ledemaat. Momenteel is daar echter verandering in aan het komen, mede dankzij de Modular Prosthetic Limb (MPL), een project gefinancierd door de DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). De MPL is een geavanceerde robotarm die bestuurd kan worden met gedachten, ontwikkeld door wetenschappers en technici van het Laboratorium voor de Toegepaste Natuurkunde van de Johns Hopkins Universiteit

Maar de vooruitgang in brain-computer interfaces komt niet zomaar aanwaaien. De meest geavanceerde kunstarm kan alleen maar ontwikkeld worden door middel van een nauwe samenwerking tussen patiënten en technologie.

In de eerste aflevering van Humans+, een serie over de toekomst van menselijke verbeteringstechnologieën, volgen we Melissa Loomis terwijl ze haar MPL voor het eerst uittest. Met een nieuw soort operatie – targeted sensory reinnervation – kan Melissa ook voelen met haar nieuwe armprothese, als de eerste Amerikaanse patiënt ooit.

De MPL is al bijna tien jaar in de maak is, en al is gebruikt door een handjevol patiënten. Maar het blijft lastig om de mens en machine optimaal met elkaar te verbinden, en het echte gevoel van een hand of arm te simuleren.

De prothese is momenteel uitgerust met meer dan honderd druk- en warmtesensoren, maar technici zijn nog niet in staat geweest om de arm uitgebreid te testen. Het is namelijk ontzettend moeilijk om de sensoren in de arm goed af te stemmen met de zenuwbanen van de patiënt.

Bij de operatie van Melissa is iedere individuele zenuwbaan die normaalgesproken het gevoel uit haar hand registreert, herplaatst naar het deel van de arm dat ze nog heeft. Wanneer ieder zenuwuiteinde uit haar arm in verbinding staat met een electrode uit de prothese, kan het contact dat de prothese maakt met de buitenwereld ook echt door Melissa gevoeld worden – zowel de druk als temperatuur.

De technologie heeft nog een lange weg te gaan. Melissa, een grote hondenfanaat, zeg dat ze blij is wanneer ze weer de vacht kan voelen van haar honden kan voelen als ze hen aait. Operaties zoals die van Melissa zullen de verfijning in de robotarmen verder brengen dan ooit.