Искусственные нервы позволят вам чувствовать себя даже через протез.

90

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

Протезирование может скоро принять совершенно новое лицо. И это связано с разработкой нового типа искусственного нерва, который ощущает прикосновение, обрабатывает информацию и общается с другими нервами, как это делают естественные нервы.

Искусственный сенсорный нерв, созданный в Стэнфордском университете, функционирует подобно естественным нервам. Он изготовлен из гибких органических компонентов и состоит из трех частей. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science .

Первая из этих частей представляет собой серию из нескольких десятков датчиков, получающих сигналы давления. Давление на один из этих датчиков вызывает повышение напряжения между двумя электродами. Это изменение затем воспринимается второй частью, которая преобразует изменения напряжения в серию электрических импульсов. Это кольцевой генератор. Импульсы поступают на третье устройство, называемое синаптическим транзистором, который посылает серию электрических импульсов в схемах, которые, в свою очередь, соответствуют тем, которые вырабатываются биологическими нейронами.

Будущие версии искусственного нерва могут быть обогащены датчиками для отслеживания изменений в текстуре, положении и различных типах давления, что может привести к радикальному улучшению восприятия и взаимодействия людей с искусственными конечностями и взаимодействия с окружающей средой.

«Это огромное улучшение», — сказал Роберт Шепард, эксперт по органической электронике из Корнелльского университета. — Мягкие, гибкие, органические материалы, используемые для создания искусственного нерва, идеальны для интеграции с гибкими тканями человека, но также и относительно дешевы в производстве, — добавил он.

Современное протезирование уже впечатляет. Некоторые решения позволяют пациентам контролировать движения протезов только своими мыслями. У других есть датчики давления на кончиках пальцев, которые помогают контролировать сцепление без необходимости постоянно контролировать ваш прогресс с вашим зрением.

Но наше естественное осязание намного сложнее. Он включает в себя тысячи датчиков, которые отслеживают различные типы давления, а также способность воспринимать изменения температуры и положения. Это огромное количество информации транспортируется через локальные нервные кластеры в спинной мозг и, в конечном счете, в мозг. Только когда сигналы объединяются, чтобы стать достаточно сильными, они образуют другое звено в цепи.

Женан Бао, который руководил исследованием, признал, что созданный ими искусственный нерв настолько чувствителен, что его можно использовать для чтения букв алфавита Брайля. Более того, они смогли соединить искусственный нейрон с биологическим аналогом. Во время испытаний исследователи лишали таракана одной из ног. На его месте они установили искусственный нейронный электрод и соединили его с нейроном в ноге таракана. Сигналы от искусственного нейрона вызвали сокращение мышц ног.

Органическая электроника, представленная исследователями из Стэнфордского университета, дешева в производстве, что должно позволить ученым интегрировать большое количество искусственных нервов, которые могут захватывать многие виды сенсорной информации. Такая система может предоставить гораздо больше чувственной информации людям, использующим протезы, помогая им лучше контролировать свои протезы.

Но этот подход также может быть использован для роботов нового поколения. Такие машины будут иметь большую способность взаимодействовать с постоянно меняющейся средой. Чрезвычайно важно выполнять сложные задачи, такие как уход за пожилыми людьми.

Источник и фото: Наука