В исследовании, опубликованном в новейшей проблеме Научной Робототехники, имели размеры исследователи, как походка испытуемых изменилась в ответ на силы, примененные автоматизированным экзоскелетом, когда они шли на беговой дорожке. К удивлению команды ходоки приспособили свой шаг в ответ на изменение в длине, но не высоту, их шага, даже когда высота шага и длина были нарушены в то же время.
Ученые полагают, что это несоответствие может быть объяснено первичной уверенностью центральной нервной системы (CNS) в стабильности, определяя, как приспособиться к разрушению в нормальной ходьбе. «Поднимая Вашу ногу, более высокая середина шага действительно не делает Вас, что намного менее стабильный, тогда как размещение Вашей ноги ближе или еще дальше от Вашего центра массы может действительно отбросить Ваш баланс, таким образом, тело приспосабливается намного с большей готовностью к тому волнению», говорит Джакомо Северини, доктор философии, один из трех первых авторов статьи, который является теперь доцентом в Дублинском университетском колледже.На самом деле мозг так готов приспособиться к нестабильности, что это израсходует существенное количество энергии тела сделать так, скорее всего потому что последствия шаткой ходьбы могут быть серьезными: сломанная лодыжка, порванные связки, или даже падение от высоты. Однако это установление приоритетов стабильности означает, что другие аспекты ходьбы, как высота ноги от земли или угла пальцев ног, могут потребовать лечения вне ходьбы в клиническом экзоскелете. «Чтобы изменить высоту шага, например, Вы должны были бы проектировать силы так, чтобы изменение в высоте, которую мозг обычно интерпретирует как нейтральную, стало сложным к балансу пациента», говорит Северини. Большинство роботов, используемых в клинических параметрах настройки сегодня, не допускает такую настройку.
Мозг, кажется, создает внутреннюю модель движения тела на основе окружающей среды и ее нормальной походки, и эффективно предсказывает каждый шаг. Когда действительность отличается от той модели (т.е., когда сила применена), мозг регулирует длину шага тела соответственно, чтобы дать компенсацию, пока сила не удалена, и тело перекалибрует к умственной модели. «Результаты нашего исследования дают нам понимание путем, люди приспосабливаются к внешним силам, идя в целом, который полезен для клиницистов, оценивая, ответят ли их пациенты на клинические вмешательства робота», говорит Бонато, который является также Адъюнкт-профессором в Harvard Medical School (HMS).«Результаты этого исследования очень важны с клинической точки зрения», соглашается Росс Зэфонт, D.O., председатель Отдела Физической Медицины и Реабилитации в HMS и первом вице-президенте Медицинского Исследования Дел и Образования в Больнице Реабилитации Spaulding. «Это благодаря достижениям в нашем понимании взаимодействий между роботами, и пациенты, такие как те занялись расследованиями в этом исследовании, что мы можем проектировать эффективную помогшую с роботом терапию походки».
«Как возрасты народонаселения, робототехника играет увеличивающуюся роль в их уходе и лечении», говорит Дональд Ингбер, Доктор медицины, доктор философии, Директор-основатель Института Wyss, который является также профессором Джуды Фолкмена Сосудистой Биологии в HMS и Бостоне Детская Больница и профессор Биоинженерии в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук (МОРЯ). «Изучение, как человеческое тело взаимодействует с роботами, может не только учить нас, как построить лучше клинические машины реабилитации, но также и как наши собственные человеческие тела работают».