Въпреки че повечето майки на бебета, родени изключително рано, знаят, че децата им имат изкачване нагоре, Моника Елис знаеше от самото начало, че едно от новите й момичета-близнаци е изправено пред планина.
Кара и Кейти бяха микропремии, родени само на 25 гестационна седмица. След най-ранните дни на интервенции, Кейти се подобри стабилно, но сестра й не го направи. Кара беше включена и изключена от вентилатори и имаше проблеми с храненето. По-късно, когато най-накрая се прибра вкъщи, тя започна да прави странни движения, ножица с пръсти и продължава да има трудности с храненето. Кара не успя да процъфтява.
Медицинска сестра с две по-големи деца вкъщи, Елис знаеше, че децата достигат основни етапи с различни темпове. Но чувството на червата и непрекъснатите изследвания й казаха, че нещо просто не е наред с Кара. Педиатърът й се съгласи и я насочи към физиотерапевт. Едва на няколко месеца Кара беше диагностицирана с церебрална парализа.
Физикотерапевтът на Кара, Робърт Ескеу, знаеше за свой колега, който провеждаше някои необичайни нови изследвания на ранните интервенции за деца с церебрална парализа и други забавяния на двигателното развитие. Той предложи да я посетят.
„Аз бях онази мама, която през цялото време беше на компютъра, четейки неща, защото бях толкова загрижена за Кара“, казва Елис.
Понастоящем Туби Колобе (отляво) използва невронна мрежа за обратна връзка, за да изследва активността в реално време в мозъка на бебетата, докато се движат с SIPPC. (Университет в Оклахома, център за здравеопазване) Елис заведе дъщеря си при Туби Колобе, физикален терапевт в Центъра за здравни науки на Университета в Оклахома, който учи и работи с бебета, докато те се научат как да се движат. По-рано в кариерата си в Университета на Илинойс в Чикаго, Kolobe и колеги разработиха оценка, Тест за двигателна ефективност на бебетата, за да идентифицират бебетата, изложени на най-голям риск от развитие на церебрална парализа (CP). Тази работа се превърна в интерес за това как тези проблеми с развитието на мозъка засягат двигателното развитие при много малки деца.
Kolobe и Peter Pidcoe, бивш колега в Чикаго, създадоха устройство, подобно на скейтборд, наречено SIPPC („sip-see“), или самоинициативен предразполагащ се прогресивен сканер. Изобретението позволява на бебета с моторни предизвикателства да се научат да се насаждат.
***
Приблизително 80 до 90 процента от децата със СР са родени със състоянието и лекарите все още работят, за да разберат причините за него. Редица фактори могат да доведат до увреждане на мозъка, което характеризира CP, включително мозъчни инфекции, наранявания на главата или друга ранна травма. Изключително ранните бебета като Кара и Кейти също са група с висок риск. Независимо от причината, CP винаги влияе върху контрола върху мускулите и при децата често не се диагностицира, докато не навършат една година или повече.
Проблемът с тази късна диагноза е, че по времето, когато родителите и лекарите забележат проблем, бебето вече е преминало през етапите на обучението как да се движи - търкаляне, седене, пълзене, круизи и прохождане. Случайните ритници и клатене на нормално 3-месечно бебе вършат важна работа, като образуват ключови невронни връзки, които водят до усъвършенствани двигателни умения, като ходене или писане с молив.
Поставянето на цветна играчка точно извън обсега на бебето обикновено е достатъчно, за да го стимулира да посегне към нея, да се опита да се присмива в нейната посока. Той е възнаграден, когато усилието води до движение към играчката. В крайна сметка, с все повече и повече практика, бебето се научава бързо да се движи и хваща играчката, защото неговият развиващ се мозък засилва нервните връзки, които контролират това умение.
Но обратното също е вярно. Мозъците на бебетата имат безпощадна политика „използвайте го или го изгубете“. Ако бебето се опита да се движи и не постигне желания ефект, мозъкът в крайна сметка отрязва този двигателен път. Бебетата със СР често са неуспешни в опитите си.
Чрез работата си с кърмачета Колобе става все по-загрижена, че бебетата, изложени на риск от CP, губят рано излишно. Движението терапия за малки деца със CP включва пасивни стратегии, като да ги поставите на кърпа и внимателно да ги дърпате. Но децата не се движат сами, така че тези пътеки за движение все още не се засилват. Технологията Kolobe почувства, че трябва да предложи решение.
„Мислех, че трябва да има начин да подкрепя тези бебета, да заобиколи тези ограничения и все пак да им даде възможност да се движат и да се изследват“, казва Колобе. „Исках нещо, което може да впрегне ранните независими движения на бебето, да ги продължи и да ги превърне във функционална употреба.“
***
През 2003 г. Колобе се обърна към Пидкой, който ръководи своеобразна лаборатория в Университета на Вирджиния на Вирджиния. Хората идват при него - физически терапевт и инженер - когато имат нужда от помощ за създаване на инструмент за терапия, който все още не съществува. Равни части Док Браун и набран Тони Старк, Pidcoe отваря в гараж в мазето на Западната болница на VCU. Там той прави устройства от електронни монитори за умора, за да прогнозира потенциални изкълчвания на глезена до протезни крайници. Неговата лаборатория е пълна с проводници, двигатели, компютърни чипове и модифицирани съоръжения за упражнения, като елиптичната машина, която той и аспирантите адаптират за използване като обучаващ походка за пациенти с инсулт.
С участието на Kolobe, Pidcoe написа алгоритмите и изгради моторизирано устройство със сензори, които реагират на малките ритници и разместванията на теглото, като ги възнаграждава с допълнителен тласък. Бебето лежи директно върху тапицираната дъска, закрепено на място с меки неопренови ремъци, а ръцете и краката му се свързват със сензори, прикрепени към бордовия компютър. По-късните версии на SIPPC имаха „onesie mode“, риза с вградени сензори за фина настройка на насоченото разпознаване, така че дори бебета, които не могат да генерират много сила, да бъдат подсилени от движение напред, странично или назад.
„Има сложно измерване на движението на ръцете и краката на детето и SIPPC използва това, за да идентифицира модели, които искаме да възнаградим“, обяснява Пидкой. „Вие насочвате наградата към дейностите, които се опитвате да постигнете.“
Pidcoe и Kolobe получиха патент за SIPPC през януари 2015 г. (USPTO) Pidcoe и някои от неговите студенти ще демонстрират SIPPC на фестивала за иновации на Smithsonian's в Националния музей на американската история на 26 и 27 септември. Събитието, организирано от Smithsonian Institution и Службата за патенти и търговски марки на САЩ, ще покаже нови технологии, разработени от независими изобретатели и други от университети, компании и държавни агенции.
***
Елис, който живее в Калумет, Оклахома, успя да накара Кара да се запише в ново проучване, което Колобе провеждаше, за да тества ефективността на SIPPC като терапевтично устройство. Първоначално Кара просто лежеше там на корема си, немотивирана да участва. Тя смучеше пръсти и наблюдаваше как майка й и Колобе се опитват да я примами да играе.
„За да я придвижим, щяхме да извадим пръстите й от устата й и тя ще се разсърди“, спомня си Елис. След това можеха да привлекат вниманието на Кара с играчка. Първият път, когато тя посегна на предмет сам, Елис и Колобе се развеселиха.
„Той включи превключвател“, казва Елис. „Тя би обърнала глава и ще ни гледа като„ О, харесваш ли това? “ Този положителен отговор наистина й помогна да се научи да започне да прави нещата сама. "
С помощ и подкрепление от SIPPC Кара научи как да пълзи. Днес активна четиригодишна в предучилищна възраст със сестра си Кара ходи и говори и тича. Официално е изписана от физическа терапия. Елис казва, че ако не беше SIPPC, малките препятствия на ранна детска възраст на Кара биха били безкрайно по-трудни за преодоляване.
„Дори като малка премия тя позволи на всички да направят всичко за нея, защото не можеше да го направи сама“, казва Елис. „Подходът на чакането и церебралната парализа може да бъде променен, ако всеки се опита да мисли малко по-различно. С ранна намеса можем да накараме тези бебета да пренастроят мозъка си рано. "
Kolobe също е принуден да покаже, че дори много млади бебета са много способни да постигнат огромни печалби пред потенциално увреждане.
„Това може да се случи, когато използваме и умножим малките възможности, които имат, за да бъдат успешни и само технологиите могат да ни позволят да го направим“, казва тя. „Като учен има толкова много въпроси, на които трябва да се отговори и чувствам, че дори не сме надраскали повърхността с това, което можем да научим от това.“
Моторизираното устройство има сензори, които реагират на ритници на бебето и изместване на теглото. Устройството награждава бебето с допълнителен тласък. (Университет в Оклахома, център за здравеопазване) Kolobe и Pidcoe продължават да работят по SIPPC в съответните си лаборатории, но в малко по-различен капацитет. Понастоящем Kolobe използва невронна мрежа за обратна връзка, за да изследва активността в реално време в мозъка на бебетата, докато се придвижват с SIPPC, докато Pidcoe работи за усъвършенстване на дизайна с надеждата, че той ще бъде търговски достъпен за родители и терапевти в сравнително относително достъпна цена.
Версиите, които ще бъдат показани на фестивала за иновации на Smithsonian този уикенд, в момента струват между 200 и 300 долара за производство. В крайна сметка Pidcoe предвижда версии, които могат да се управляват с приложение за мобилен телефон и дори такава за незрящи деца, която използва нежна бърза обратна връзка, за да примами дете в правилната посока.
„Искаме да разгледаме как можем да въведем технология, за да се възползваме по-рано от децата“, казва Пидкой. „Това е един пример за това как клиничните и инженерните инструменти се смесват красиво.“
Иновационният фестивал на Smithsonian ще се проведе в Националния музей на американската история на 26 и 27 септември, между 10 и 17 ч.
