Nieuwe 'kunsthuid' geeft handprothese gevoel

Een nieuw soort 'kunsthuid' laat handprothesen beter drukverschillen voelen en kan op termijn direct aan de hersenen worden gekoppeld. De hand 'weet' dankzij deze huid hoe stevig hij iets vastpakt. Hierdoor krijgen mensen die een hand missen een betere controle over hun prothese. Daarnaast zou de huid deze mensen kunnen verlossen van fantoompijn.

Onderzoekers van Stanford University ontwierpen ultradunne drukgevoelige elektronische sensoren die net als receptoren in de menselijke huid drukverschillen waarnemen, omzetten in een elektrische puls en die naar de hersenen sturen.

Koolstof nanobuisjes

De groep onder leiding van Zhenan Bao maakte de sensor van een dun laagje elastisch plastic waarin koolstof nanobuisjes verwerkt zijn. Door indrukken van het plastic komen die buisjes dichter bij elkaar en gaan ze een stroompje van een onderliggende wisselstroombron geleiden.

Aansluiten op hersenen

Er zijn eerder kunstmatige druksensoren ontwikkeld, maar die hadden een omvormer nodig voordat hersenen het signaal konden interpreteren. Het vernuftige van deze sensor is dat die de gemeten druk automatisch codeert in een serie van elektrische pulsjes die toeneemt in frequentie naarmate de druk hoger wordt. Het werkt precies zo als in de normale biologie van gevoelszenuwen. Daarom verwacht en de onderzoekers dat de druksensor uiteindelijk direct kan worden aangesloten op menselijke hersenen.

Om te bewijzen dat die signalen door hersenen 'begrepen' kunnen worden, zetten de wetenschappers het signaal om in lichtpulsen die zij in de hersenen van genetisch gemanipuleerde muizen leidden. Door een aanpassing zijn de neuronen van deze muizen gevoelig voor blauw licht. Met de signalen van de sensor konden de onderzoekers de muizenneuronen aan en uitschakelen.

Verlossing van fantoompijn

De onderzoekers hopen de techniek verder te verfijnen en aan te vullen met andere sensoren (bijvoorbeeld voor warmte en kou). Het doel is om protheses voor mensen die een hand missen te perfectioneren. Met drukgevoeligheid krijgen mensen een betere controle over hun handprothese, verwachten de onderzoekers. Daarnaast zou deze techniek patiënten met een verloren ledemaat kunnen verlossen van de fantoompijn, die bij acht van de tien patiënten optreedt. Als het 'gevoel' terugkomt, zou die pijn verdwijnen.

De onderzoekers presenteerden hun vinding in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Science.

Bron(nen):
Trefwoorden: