Pergelangan kaki robotik baru yang dikendalikan oleh sinyal listrik pada otot-otot sisa di bawah lutut menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam hal peningkatan mobilitas dan pengurangan rasa sakit.

Kaki yang diamputasi kini dapat berjalan lebih lancar, menaiki tangga, dan melangkah melewati rintangan, berkat jenis anggota tubuh palsu yang baru.

Setelah hanya dua sesi latihan, sekitar enam jam secara total, tujuh peserta dalam uji klinis yang menguji perangkat baru tersebut mampu berjalan secepat orang yang tidak diamputasi dan gerakan sendi bionik mereka meniru gerakan pergelangan kaki alami.

Berjalan itu mudah, jika Anda tidak perlu memikirkannya. Kenyataannya, mengendalikan tindakan yang tampaknya sesederhana berjalan bukan hanya soal mengencangkan otot yang tepat.

Saat Anda memutuskan untuk melangkah, otak Anda mengirimkan sinyal ke sumsum tulang belakang dan ke kaki Anda, memberi tahu otot-otot untuk berkontraksi, menekuk sendi Anda.

Gerakan dan posisi setiap sendi dikendalikan oleh aksi kontras dari dua jenis otot: agonis dan antagonis.

Pikirkan tentang lengan Anda. Saat Anda menekuk siku, bisep Anda bertindak sebagai agonis yang berkontraksi dan mendekatkan lengan bawah ke lengan atas.

Pada saat yang sama, trisep Anda (di sisi lain lengan), antagonis dalam gerakan ini, sedang rileks dan memungkinkan gerakan terjadi.

Sebaliknya, saat Anda meregangkan lengan, trisep Anda bertindak sebagai agonis yang menarik lengan bawah menjauh dan bisep adalah antagonis yang mengendurkan tarikannya.

Dengan membaca ketegangan di bisep dan trisep, otak Anda dapat mengetahui pada sudut mana siku Anda ditekuk.

Kemampuan untuk merasakan ketegangan ini disebut propriosepsi: persepsi diri Anda (proprio dalam bahasa Latin). Ini kemudian menginformasikan sistem motorik Anda.

Saat Anda mengencangkan otot kaki untuk berjalan, Anda menekuk sendi di pinggul, lutut, dan pergelangan kaki.

Posisi setiap sendi ini di awal dan akhir langkah, dan hambatan yang mungkin dihadapi setiap gerakan, berbeda saat Anda berjalan di semua jenis situasi (medan yang tidak rata, lereng, lumpur yang lengket).

Hal ini membuat otak tidak mungkin mengirimkan perintah "berjalan" yang sama untuk semua orang.

Berjalan adalah hal yang banyak dipikirkan

Kaki yang diamputasi telah kehilangan banyak otot, dan baik saraf yang mengendalikan kontraksi otot maupun saraf proprioseptif yang mengirimkan umpan balik tentang bagaimana gerakan berlangsung.

Perkembangan anggota tubuh palsu mencoba mengembalikan orkestra penuh perintah dan umpan balik.

Pada prostetik awal, pasien dapat mengendalikan anggota tubuh mereka dengan tali kekang yang digerakkan oleh tubuh: misalnya, mereka akan belajar menggerakkan bahu untuk mengendalikan tangan palsu mereka.

Kemudian, muncul prostetik yang lebih canggih yang menggunakan sinyal listrik di otot-otot kaki bagian atas untuk mengarahkan gerakan sendi pergelangan kaki.

Hingga saat ini, sinyal umpan balik tidak dimanfaatkan, sehingga menghasilkan gerakan yang kurang fleksibel dan tidak dapat beradaptasi dengan lingkungan yang berubah.

Jenis prostesis kaki baru kini menjanjikan jalan yang lebih mulus: antarmuka myoneural agonis-antagonis (AMI). Itu nama yang panjang.

AMI memulihkan sinyal proprioseptif dengan menghubungkan kembali otot agonis dan antagonis.

Otak dan perangkat kemudian dapat membaca ketegangan komplementer pada kedua otot, dengan cara yang sama seperti yang kita lakukan pada bisep dan trisep.

Prostesis pertama jenis ini adalah pergelangan kaki bionik untuk orang dengan amputasi di bawah lutut tempat otot tulang kering dan betis dapat disambungkan kembali.

Karena agonis dan antagonis terhubung lagi, pembengkokan sendi dapat dibaca oleh ketegangan yang berlawanan pada kedua otot.

Ketegangan ini beradaptasi dengan berbagai situasi, seperti medan miring dan tangga.

Dekoder pada prostesis dapat secara dinamis menyesuaikan fleksi pergelangan kaki, seperti yang dilakukan oleh anggota tubuh yang utuh.

Rentang gerakan pergelangan kaki pada prostesis saat berjalan sangat mirip dengan yang dilakukan oleh orang yang tidak diamputasi.

Jadi, apa yang akan terjadi selanjutnya pada kaki prostetik? Osseopersepsi. Para penulis mengacu pada penelitian yang menunjukkan peningkatan integrasi prostetik saat ditambatkan ke tulang (ossum dalam bahasa Latin).

Anggota tubuh bionik semakin mendekati tidak hanya untuk bergerak seperti anggota tubuh biologis, tetapi juga untuk terasa seperti anggota tubuh biologis.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature Medicine.