Noha a rendkívül korai szülött csecsemők legtöbb anyja tudja, hogy gyermekeik felfelé másznak, Monica Ellis a kezdetektől fogva tudta, hogy új iker lánya egy hegynek néz szembe.
Kara és Katie mikropreemberek voltak, mindössze 25 hetes terhességben születtek. A korai beavatkozás után a Katie folyamatosan javult, nővére azonban nem. Kara be- és kikapcsolta a ventilátorokat, és nehezen tudott enni. Később, amikor végre hazaért, furcsa mozdulatokkal kezdett mozogni, ujjait ollóval megkezdeni, és továbbra is nehezen tudta etetni. Kara nem tudott boldogulni.
A nővér két idõsebb gyermekével otthon, Ellis tudta, hogy a gyermekek különbözõ ütemben érik el a mérföldköveket. De egy bél érzés és szüntelen kutatás azt mondta neki, hogy valami egyszerűen nem megfelelő Kara-val. Gyermekorvos egyetértett, és fizikai terapeutához irányította. Néhány hónapos korában Kara-nak cerebrális bénulást diagnosztizáltak.
A Kara gyógytornásza, Robert Eskew tudott egy kollégáról, aki szokatlan új kutatásokat végez az agybénulásban szenvedő gyermekek korai beavatkozása és más motoros fejlődés késése miatt. Azt javasolta, hogy látogassák meg.
"Én voltam az az anya, aki mindig a számítógépen volt, olvastam az anyagokat, mert annyira aggódtam Kara miatt" - mondja Ellis.
Thubi Kolobe (bal oldalon) jelenleg egy neurális visszacsatoló hálózatot használ a babák agyainak valós idejű tevékenységeinek vizsgálatához, miközben a SIPPC-vel navigálnak. (Oklahomai Egyetem Egészségtudományi Központ) Ellis a lányát Thubi Kolobe-ba, az Oklahoma Egyetem Egészségtudományi Központjának fizikus terapeutájához vitte, aki gyermekekkel tanul és mozgatja a mozgást. Korábban, a Chicagói Illinoisi Egyetemen, Kolobe és munkatársai kidolgoztak egy értékelést, a csecsemő motoros teljesítményének tesztjét, hogy azonosítsák az agyi bénulás (CP) leginkább veszélyeztetett csecsemőit. Ez a munka érdeklődést mutatott az iránt, hogy ezek az agyi fejlődési problémák miként befolyásolják a nagyon kicsi gyermekek motoros fejlődését.
Kolobe és Peter Pidcoe, a korábbi chicagói munkatársak, létrehoztak egy gördeszka-szerű eszközt, az úgynevezett SIPPC-t („sip-see”), vagy önindító, hajlamos robotot. A találmány lehetővé teszi a motoros kihívásokkal küzdő csecsemők számára, hogy megtanulják beépíteni magukat.
***
A CP-ben szenvedő gyermekek becslések szerint 80–90% -a ezzel a szüléssel születik, és az orvosok továbbra is azon dolgoznak, hogy megértsék annak okait. Számos tényező vezethet a CP-t jellemző agykárosodáshoz, ideértve az agyfertőzéseket, fejsérüléseket vagy más korai traumákat. Az olyan koraszülött csecsemők, mint Kara és Katie szintén magas kockázatú csoport. Az okától függetlenül a CP mindig befolyásolja az izomszabályozást, és gyermekeknél gyakran nem diagnosztizálják, amíg egy éves vagy annál idősebbek.
A késői diagnosztizálás problémája az, hogy mire a szülők és az orvosok észlelnek egy problémát, a csecsemő már áthaladt a mozgás megtanulásának szakaszában - gördülő, ülő, mászó, cirkáló és kisgyermek. A normál 3 hónapos csecsemő véletlenszerű rúgásai és parókái fontos munkát végeznek azáltal, hogy kritikus idegi kapcsolatokat képeznek, amelyek fejlett motoros képességekhez vezetnek, például gyaloglás vagy ceruzával történő írás.
Egy színes játéknak csak a csecsemő elől való eljuttatása általában elegendő ahhoz, hogy ösztönözze arra, hogy elérje, megpróbáljon az irányába haladni. Jutalomban részesül, ha az erőfeszítés a játék felé történő mozgást eredményezi. Végül, egyre több gyakorlással, a baba megtanulja gyorsan mozgatni és megragadni a játékot, mert fejlődő agya megerősíti a képességet irányító idegi kapcsolatokat.
De fordítva is igaz. A csecsemők agya könyörtelen „használja vagy veszítse el” politikáját. Ha egy csecsemő megpróbál mozogni, és nem éri el a kívánt hatást, akkor az agy végül lemetszi ezt a motoros útvonalat. A CP-vel rendelkező csecsemők gyakran kudarcot vallnak kísérletükben.
A csecsemőkkel folytatott munkája során Kolobe egyre inkább aggódik, hogy a kórokozóban szenvedő csecsemők feleslegesen korán veszítenek. A CP-vel rendelkező kisgyermekek mozgásterápiája passzív stratégiákat foglal magában, mint például egy törülközőbe helyezése és óvatos meghúzása. De a gyerekek nem mozgatják magukat, így ezeket a mozgási útvonalakat még mindig nem erősítik meg. A Kolobe úgy érezte, hogy a technológiának megoldást kell kínálnia.
"Úgy gondoltam, hogy létezik olyan módszer, amely támogatja ezeket a csecsemőket, hogy megkerülje a rájuk vonatkozó korlátozásokat, és továbbra is lehetővé tegye számukra, hogy mozgásukra és felfedezésre késztessék magukat" - mondja Kolobe. "Olyan dolgot akartam, amely kihasználhatja a csecsemő korai önálló mozgásait, hogy folyamatosan mozgásban maradjanak és funkcionális használatra alakítsák őket."
***
2003-ban Kolobe a Pidcoe-hoz fordult, aki sajátos laboratóriumot működtet a Richmond Virginia Nemzetközösség Egyetemen. Az emberek jönnek hozzá - fizikus terapeuta és mérnök -, amikor segítségre van szükségük egy még nem létező terápiás eszköz létrehozásához. Egyenlő részek Doc Brown és tárcsázott Tony Stark, Pidcoe bádog el a VCU Nyugati Kórházának alagsorában lévő garázsban. Ott készül az elektronikus fáradtságmérő készülékektől, hogy előre jelezze a boka rándulásait a protézis végtagjaiig. Laboratóriuma tele van vezetékekkel, motorokkal, számítógépes chipekkel és módosított edzőeszközökkel, mint például az elliptikus gép, amelyet ő és végzős hallgatók adaptáltak járási edzőként stroke-ban szenvedő betegek számára.
A Kolobe beszámolójával a Pidcoe elkészítette az algoritmusokat és épített egy motorizált eszközt olyan érzékelőkkel, amelyek reagálnak a csecsemők kis rúgásaira és súlyváltozásaira, külön díjjal jutalmazva őket. A csecsemő közvetlenül a párnázott táblán fekszik, lágy neoprén hevederekkel rögzítve, karjai és lábai a fedélzeti számítógéphez csatlakoztatott érzékelőkhöz csatlakoznak. A SIPPC későbbi verziói tartalmaztak egy „onesie módot”, a beágyazott érzékelőkkel ellátott inget, hogy finomhangolják az irányt, így még azok a csecsemők is, akik nem tudtak nagy erőt generálni, megerősítésre kerülnek előre, oldalirányban vagy hátra.
"A gyermekek karjainak és lábainak mozgása kifinomult módon mérhető, és a SIPPC ezt használja annak meghatározására, hogy mely mintákat szeretnénk jutalmazni" - magyarázza Pidcoe. "A jutalmat azoknak a tevékenységeknek irányítja, amelyeket meg akar próbálni."
Pidcoe és Kolobe szabadalmat kapott a SIPPC-hez 2015 januárjában. (USPTO) Pidcoe és néhány hallgatója bemutatja a SIPPC-t a Smithsonian Innovációs Fesztiválján az Amerikai Történeti Múzeumban szeptember 26–27-én. A Smithsonian Intézet és az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegy Irodája által szervezett rendezvény bemutatja a kifejlesztett új technológiákat. független feltalálók és mások az egyetemektől, társaságoktól és kormányzati ügynökségektől.
***
Ellis, aki az Oklahoma állambeli Calumetben él, Kara bekerült egy új tanulmányba, amelyet Kolobe futtatott, hogy tesztelje a SIPPC hatékonyságát terápiás eszközként. Kezdetben Kara csak a hasára feküdt, nem motivált a részvételre. Szopta az ujjait, és figyelte, ahogy anyja és Kolobe megpróbálta rávenni a játékra.
"Ahhoz, hogy mozogjon, kiugrottunk az ujjait a szájából, és megőrült volna" - emlékszik vissza Ellis. Ezután játékkal felhívhatták Kara figyelmét. Amikor először eljutott egy tárgyhoz, Ellis és Kolobe felvidított.
"Megfordult egy kapcsolóval" - mondja Ellis. "Megfordította a fejét, és úgy néz ránk, mint" Ó, tetszik ez? " Ez a pozitív válasz valóban segített neki megtanulni kezdeni a dolgok elvégzését egyedül. ”
A SIPPC segítségével és megerősítésével Kara megtanulta, hogyan kell bejárni. Ma egy aktív négyéves kisgyermek óvodai testvérével, Kara sétál, beszélget és fut. Hivatalosan mentesítették a fizikoterápiából. Ellis szerint, ha nem a SIPPC-hez lenne, Kara korai gyermekkorának kis akadályai végtelenül kihívást jelentettek volna legyőzni.
"Még egy kis prémiumként is hagyta, hogy mindenki tegyen meg mindent érte, mert egyedül nem tudta megtenni" - mondja Ellis. „Az agybénulás várakozási megközelítése megváltozhat, ha mindenki megpróbál egy kicsit másképp gondolkodni. Korai beavatkozással ezeket a csecsemőket az agyunk korai visszavezetésére késztethetjük. ”
Kolobe is arra törekszik, hogy megmutassa, hogy még a nagyon fiatal csecsemők is képesek hatalmas haszon elérésére a potenciális fogyatékossággal szemben.
"Ez történhet, ha kihasználjuk és megsokszorozjuk a rendelkezésükre álló kis képességeket, hogy sikeresek legyenek, és ezt csak a technológia teheti lehetővé" - mondja. "Tudósként annyi kérdést kell megválaszolni, és úgy érzem, még csak nem is megkarcoltuk a felületet azzal, amit ebből tanulhatunk."
A motorizált eszköz érzékelőivel rendelkezik, amelyek reagálnak a baba rúgására és súlyeltolódására. A készülék extra lendítéssel jutalmazza a babát. (Oklahomai Egyetem Egészségtudományi Központ) Kolobe és Pidcoe továbbra is a SIPPC-n dolgoznak saját laboratóriumaikban, de kissé eltérõ kapacitásokkal. A Kolobe jelenleg egy neurális visszacsatolóhálót használ a csecsemők agyában történő valós idejű tevékenységek vizsgálatához, miközben a SIPPC-vel navigálnak, miközben Pidcoe azon dolgozik, hogy finomítsa a kialakítást abban a reményben, hogy a kereskedelemben elérhető lesz a szülők és a terapeuták számára egy viszonylag relatív időben. megfizethető áron.
A hétvégén a Smithsonian Innovációs Fesztiválon megjelenő verziók előállítása jelenleg 200–300 dollárba kerül. Végül a Pidcoe olyan verziókat lát el, amelyeket mobiltelefon-alkalmazással lehet vezetni, sőt vakok gyermekei számára is, amelyek enyhe haptikus visszajelzést adnak, hogy a gyermeket a megfelelő irányba vonzzák.
"Meg akarjuk nézni, hogyan lehetne korábban bevezetni a technológiát a gyermekek javára" - mondja Pidcoe. "Ez egy példa arra, hogy a klinikai és a mérnöki eszközök milyen jól keverik egymást."
A Smithsonian Innovációs Fesztiválját az Amerikai Történelem Nemzeti Múzeumában szeptember 26–27-én, 10 és 17 óra között tartják.
