Ačkoli většina matek dětí narozených extrémně brzy ví, že jejich děti mají stoupání do kopce, Monica Ellis od začátku věděla, že jedna z jejích nových dvojčat čelí hory.
Kara a Katie byly mikro preemie, narozené pouhých 25 týdnů těhotenství. Po nejranějších dnech zásahů na dotek se Katie neustále zlepšovala, ale její sestra ne. Kara zapínala a vypínala ventilátory a měla potíže s jídlem. Později, když se konečně vrátila domů, začala dělat zvláštní pohyby, nůžky na prstech a nadále měla potíže s krmením. Kara se nepodařilo prosperovat.
Ellis, zdravotní sestra se dvěma staršími dětmi doma, věděla, že děti dosahují milníků různou rychlostí. Ale střevní pocit a neustálý výzkum jí říkali, že s Karou není něco v pořádku. Její pediatr souhlasil a odkázal ji na fyzioterapeuta. V pouhých několika měsících byla Kara diagnostikována dětská mozková obrna.
Karin fyzioterapeut Robert Eskew věděl o kolegovi, který prováděl neobvyklý nový výzkum včasných intervencí u dětí s dětskou mozkovou obrnou a jiným zpožděním motorického vývoje. Navrhl jí, aby ji navštívili.
"Byla to ta máma, která celou dobu četla věci na počítači, protože jsem se o Karu tak starala, " říká Ellis.
Thubi Kolobe (vlevo) v současné době používá neurální síť zpětné vazby k prozkoumání aktivity v mozku dětí v reálném čase, když procházejí pomocí SIPPC. (Centrum zdravotnických věd University of Oklahoma) Ellis vzala její dceru do Thubi Kolobe, fyzioterapeutky z Centra zdravotnických věd University of Oklahoma, která studuje a pracuje s dětmi, když se učí, jak se pohybovat. Na počátku své kariéry na University of Illinois v Chicagu vyvinula Kolobe a kolegové hodnocení Test výkonu kojeneckého motoru, aby identifikovali děti, u nichž je nejvíce ohrožena mozková obrna (CP). Tato práce se proměnila v zájem o to, jak tyto problémy vývoje mozku ovlivňují motorický vývoj u velmi malých dětí.
Kolobe a Peter Pidcoe, bývalý chicagský kolega, vytvořili zařízení podobné skateboardu, které se jmenuje SIPPC („sip-see“) nebo samo-iniciovaný progresivní prolézací robot. Vynález umožňuje dětem s motorovým postižením, aby se naučily pohybovat se kolem sebe.
***
Odhaduje se, že 80 až 90 procent dětí s CP se narodilo se stavem a lékaři stále pracují na tom, aby pochopili její příčiny. K poškození mozku, které charakterizuje CP, může vést řada faktorů, včetně mozkových infekcí, poranění hlavy nebo jiného časného traumatu. Mimořádně rizikovou skupinou jsou také velmi časná miminka jako Kara a Katie. Bez ohledu na příčinu CP vždy ovlivňuje kontrolu svalů a u dětí to není často diagnostikováno, dokud nejsou starší než jeden rok.
Problém s touto pozdní diagnózou je, že v době, kdy si rodiče a lékaři všimnou problému, dítě již prošlo fázemi učení, jak se pohybovat - kolečkem, sezením, plazením se, křižováním a batolata. Náhodné kopy a kroutí normálního tříměsíčního dítěte dělají důležitou práci tím, že vytvářejí zásadní nervové spojení, které vede k pokročilým motorickým dovednostem, jako je chůze nebo psaní tužkou.
Umístit barevnou hračku z dosahu dítěte je obvykle dost, aby ho povzbudilo, aby se natáhl a pokusil se vyklouznout svým směrem. Je odměněn, když úsilí vyústí v pohyb směrem k hračce. Nakonec, s čím dál více praktikami, se dítě učí rychle se pohybovat a chytit hračku, protože jeho vyvíjející se mozek posiluje nervové souvislosti, které tuto dovednost ovládají.
Opak je však také pravdou. Mozky kojenců mají bezohlednou politiku „použijte nebo ztratte“. Pokud se dítě pokusí pohybovat a nedosáhne požadovaného účinku, mozek nakonec z této motorické dráhy usekne. Děti s CP jsou často neúspěšné ve svých pokusech.
Během práce s dětmi se Kolobe stále více obávala, že děti ohrožené CP zbytečně ztrácí. Pohybová terapie pro malé děti s CP zahrnuje pasivní strategie, jako je jejich nasazení na ručník a jejich jemné tahání. Ale děti se samy nepohybují, takže tyto pohybové cesty stále nejsou posíleny. Kolobe cítil, že technologie musí nabídnout řešení.
"Myslel jsem, že musí existovat způsob, jak tyto děti podpořit, překonat tato omezení na ně a stále jim umožnit řídit se, aby se pohybovaly a prozkoumávaly, " říká Kolobe. "Chtěl jsem něco, co by mohlo využít brzkých nezávislých pohybů dítěte, udržet je v chodu a přeměnit je ve funkční použití."
***
V roce 2003 se Kolobe obrátil na Pidcoe, který provozuje zvláštní laboratoř na Richmondské univerzitě ve Virginii. Lidé k němu přicházejí - fyzioterapeut a inženýr - když potřebují pomoc s vytvořením terapeutického nástroje, který dosud neexistuje. Stejné části Doc Brown a vytočil-dolů Tony Stark, Pidcoe se houpe v garáži v suterénu západní nemocnice VCU. Tam vyrábí zařízení od elektronických monitorů únavy, aby předpovídal potenciální podvrtnutí kotníku po protetické končetiny. Jeho laboratoř je plná drátů, motorů, počítačových čipů a upraveného cvičebního vybavení, jako je eliptický stroj, který on a postgraduální studenti přizpůsobili pro použití jako cvičitel chůze pro pacienty s cévní mozkovou příhodou.
Se vstupem od Kolobe, Pidcoe napsal algoritmy a postavil motorizované zařízení se senzory, které reagují na malé kopy a posuny hmotnosti dětí tím, že je odměňují další podporou. Dítě leží přímo na polstrované desce, zajištěné na místě pomocí měkkých neoprenových popruhů, a jeho paže a nohy se připojují k senzorům připojeným k palubnímu počítači. Pozdější verze SIPPC měly „režim jednoty“, košili se zabudovanými senzory pro jemné doladění směrové detekce, takže i děti, které nedokázaly vytvořit velkou sílu, by byly posíleny dopředným, bočním nebo zpětným pohybem.
"Existuje sofistikované měření pohybu dětských paží a nohou a SIPPC to používá k identifikaci vzorů, které chceme odměnit, " vysvětluje Pidcoe. "Odměřuješ odměnu za aktivity, které se snažíš dosáhnout."
Pidcoe a Kolobe získali patent na SIPPC v lednu 2015. (USPTO) Pidcoe a někteří jeho studenti budou předvádět SIPPC na Smithsonianově inovačním festivalu v Národním muzeu americké historie ve dnech 26. a 27. září. Akce, kterou pořádá Smithsonian Institution a US Patent and Trademark Office, představí nové vyvinuté technologie nezávislými vynálezci a dalšími z univerzit, společností a vládních agentur.
***
Ellis, který žije v Calumetu v Oklahomě, byl schopen dostat Karu do nové studie, kterou Kolobe běžel, aby otestoval účinnost SIPPC jako terapeutického zařízení. Kara zpočátku jen ležela na břiše, nemotivovaná k účasti. Sála prsty a sledovala, jak se její matka a Kolobe pokoušejí nalákat, aby si zahrála.
"Aby ji pohnula, vytáhli jsme jí z úst prsty a ona se zbláznila, " vzpomíná Ellis. Mohli pak dostat Karinu pozornost hračkou. Když poprvé sáhla po nějakém objektu, Ellis a Kolobe jásali.
"Převrátil spínač, " říká Ellis. "Otočila hlavu a podívala se na nás jako 'Oh, líbí se ti to?' Tato pozitivní odpověď jí opravdu pomohla naučit se začít dělat věci sama. “
S pomocí a posílením ze SIPPC se Kara naučila procházet. Dnes, aktivní čtyřletá mateřská školka se svou sestrou, Kara chodí a mluví a běží. Oficiálně byla propuštěna z fyzikální terapie. Ellis říká, že kdyby to nebylo pro SIPPC, malé překážky karinského dětství by bylo nekonečně obtížnější překonat.
"Dokonce i jako malá preemie nechala všechny, aby pro ni udělaly všechno, protože to nemohla udělat sama, " říká Ellis. "Přístup k vyčkávací mozkové obrně se dá změnit, kdyby se všichni pokusili myslet trochu jinak." Díky včasnému zásahu můžeme tyto děti přimět, aby si předčasně zapojili mozek. “
Kolobe se také snaží ukázat, že i velmi mladí kojenci jsou vysoce schopni dosáhnout obrovského zisku tváří v tvář potenciálnímu postižení.
"To se může stát, když využijeme a znásobíme malé schopnosti, které mají, aby mohli být úspěšní, a pouze technologie nám to umožní, " říká. "Jako vědec existuje tolik otázek, na které je třeba odpovědět, a já mám pocit, že jsme ani nepoškrábali povrch tím, co se z toho můžeme poučit."
Motorizované zařízení má senzory, které reagují na dětské kopy a posuny hmotnosti. Zařízení odmění dítě dítětem navíc. (Centrum zdravotnických věd University of Oklahoma) Kolobe a Pidcoe nadále pracují na SIPPC ve svých laboratořích, ale v poněkud odlišných kapacitách. Kolobe v současné době využívá neurální síť zpětné vazby k prozkoumání aktivity v mozku dětí v reálném čase, když procházejí s SIPPC, zatímco Pidcoe pracuje na zdokonalení designu v naději, že bude komerčně dostupný pro rodiče a terapeuty za relativně nízkou cenu. dostupná cena.
Verze, které budou tento víkend k vidění na Smithsonianově inovačním festivalu, v současné době stojí výroba 200 až 300 USD. Nakonec Pidcoe představí verze, které lze ovládat pomocí aplikace pro mobilní telefony, a dokonce i jednu pro nevidomé děti, která používá jemnou hmatovou zpětnou vazbu, která láká dítě správným směrem.
"Chceme se podívat na to, jak můžeme zavést technologii, z níž budou mít prospěch děti dříve, " říká Pidcoe. "Toto je jeden příklad toho, jak krásné jsou klinické a technické nástroje."
Inovační festival Smithsonian se bude konat v Národním muzeu americké historie ve dnech 26. a 27. září od 10:00 do 17:00.
