Margherita Ronchini, ph.d.-studerende fra Institut for Elektro- og Computerteknologi ved Aarhus Universitet, er en af de forskere, der med sin dybe teknologiske og biologiske forståelse skal være med til at bringe ideen om intelligente proteser tættere på virkeligheden.

Hun har netop modtaget et fireårigt stipendiat fra Novo Nordisk Fonden, og skal i de kommende år være en del af Stanford University forskningsgruppen Bio-X, ledet af den prisvindende kinesiske professor Zhenan Bao. Gruppen arbejder på at udvikle det såkaldte iSkin i samarbejde med forskningsgruppen Integrated Nanoelectronics, ledet af professor Farshad Moradi ved Aarhus Universitet.

På Stanford University skal Margherita Ronchini bidrage til forsøg med at genoprette følesansen hos amputerede ved at efterligne de receptorer, neuroner og synapser, vi kender fra menneskets nervesystem.

“Der er så meget, vi går glip af, hvis vi ikke kan føle for eksempel kulde og varme, men vi har det med at tage vores rørighed og følelsessans for givet, og vi værdsætter ikke alle de oplevelser, der er i at kunne føle og bevæge sig. At bidrage til at give dem, der har mistet et af sine lemmer dét tilbage, at deres proteser føles som en integreret del af deres egen krop, er en kæmpe motivation for mig,” fortæller Margherita Ronchini.

For mennesker, der har mistet et af deres lemmer, er en protese ofte den bedste erstatning, som verden ser ud i dag. Men proteserne er begrænsede af manglende følesans, og det kan gøre mange hverdagssituationer svære og mere besværlige, når man ikke kan fornemme f.eks. berøring, varme eller kulde.

Denne mangel på sensorisk feedback og den følgende begrænsning i komplekse motoriske bevægelser er en af grundene til, at nogle amputerede beslutter sig for at opgive deres proteser, forklarer hun.

Vil bruge teknologien til at gøre en forskel for mennesker

Det er netop de mennesker, som i dag er hæmmet af deres proteser, og som på sigt kan få stor glæde af iSkin-teknologien, der er den største motivation for Margherita Ronchinis arbejde.

“Uanset hvor fagligt fascineret og draget jeg også er af de muligheder, der er i den nye teknologi, så er det tanken om, hvordan en særlig gruppe af mennesker kan få et bedre liv ved netop at bruge teknologien. Det er det, der hele tiden holder mig til ilden,” forklarer hun.

En særlig episode gjorde et særligt indtryk på hende og var med til at drage hende mod at bruge teknologien til at gøre en forskel:

“Jeg observerede nogle parkinsonpatienter, der var udstyret med en særlig designet enhed, der kunne modvirke deres rystelser. Det var så vildt at se, hvordan de uden apparatets hjælp rystede og knap nok kunne gå, og så med apparatets hjælp bevægede sig sikkert og roligt. Det er det tætteste på et mirakel, jeg endnu har set.”

Drømmer om at se teknologien anvendt

Margherita Ronchinis håber på selv at kunne bidrage til lignende teknologiske mirakler med sin forskning. Derfor er forskningen alene ikke drivkraft for den talentfulde ingeniør. Det er til gengæld drømmen om at se sin forskning anvendt ude i verden:

“Jeg er ikke entreprenant anlagt, men det er klart, at jeg virkelig håber på, at de resultater, vi skaber, bliver integreret og skaleret i proteser i fremtiden, men også i mange andre situationer, hvor teknologien kan anvendes til at løse problemer.” 

Margherita Ronchini forstiller sig, at teknologien vil kunne overføres til eksempelvis fjernoperationer, hvor eksempelvis en meget specialiseret kirurg vil kunne udføre en operation i et helt andet land ved at kunne styre meget sensitive robotarme på den anden side af jorden, der med den nye teknologi vil kunne reagere akkurat som kirurgens egne hænder, når skalpellen føres med præcision.

Naturen som læremester

Margherita Ronchini har en baggrund som ingeniør i biomedicin og har gennem sin uddannelse været optaget af at studere naturens egne løsninger og så overføre dem til de produkter, hun er med til at udvikle.

“Naturen er fuld af stor ingeniørkunst. Det fascinerer mig at gå på opdagelse i naturen efter disse genistreger, der er skabt af tusinde års evolution. Det er ofte der, vi kan finde de virkelig gode ideer og løsninger, som vi så kan prøve at efterligne,” fortæller hun begejstret.

Det er også denne tilgang, der inspirerer til arbejdet med iSkin. Indtil videre er dele af teknikken blevet testet på mus med succes, og der har været forsøg med kakerlakker, der involverer den type sensorer som er udviklet af gruppen på Stanford og som Margherita Ronchini skal samarbejde med. Men der er stadig meget arbejde, der skal gøres, før mennesker kan teste de første prototyper.

Ændrer helt på vores forståelse af proteser

Derfor ser de to professorer, der leder projektet, frem til at få Margherita Ronchini med på holdet og udvikle videre på den nye teknologi, der har potentialet til at ændre hvad vi forstår ved en protese.

”Jeg glæder mig til at arbejde sammen med Margherita om at flytte denne teknologi tættere på mennesket," siger professor Zhenan Bao.

"Vi ser også på ICELab frem til et tæt samarbejde med Bio-X-gruppen om at videreudvikle vores hjerneinspirerede computersystem, der integreres i proteser gennem iSkin-projektet," tilføjer professor Farshad Moradi, som også er ph.d.-vejleder for Margherita Ronchini.

---

Fakta om iSkin

Designet af iSkin er et lukket sløjfesystem, der muliggør sansning, bearbejdning og stimulation af de resterende nervefibre ved at formidle sensorisk information til hjernen og vække bevidst oplevelse af berøring. iSkin er tænkt som en helt tynd film med indbyggede sensorer, der er både fleksibelt og strækbart og som podes på protesen.

Ved at indføre et taktilt kunstigt nervesystem i proteserne inspireret af kroppens egne nervebaner, vil dem, der bruger proteser, kunne bruge dem til langt mere komplicerede bevægelser. Derudover vil det give brugerne mulighed for bevidst at opfatte en kunstig legemsdel og dermed øge følelsen af ejerskab over for det og formodentlig lindre fantomsmerter, som er en almindelig invaliderende hændelse for dem, der mister et af deres lemmer.