Штучні нерви дозволять вам відчувати себе навіть через протез.

113

(Щоб не читати статтю – можете подивитися відео)

Протезування може швидко прийняти абсолютно нове обличчя. І це пов’язано з розробкою нового типу штучного нерва, який відчуває дотик, обробляє інформацію і спілкується з іншими нервами, як це роблять природні нерви.

Штучний сенсорний нерв, створений в Стенфордському університеті, функціонує подібно природним нервах. Він виготовлений з гнучких органічних компонентів і складається з трьох частин. Результати дослідження були опубліковані в журналі Science .

Перша з цих частин являє собою серію з кількох десятків датчиків, які отримують сигнали тиску. Тиск на один з цих датчиків викликає підвищення напруги між двома електродами. Це зміна потім сприймається другою частиною, яка перетворює зміни напруги в серію електричних імпульсів. Це кільцевої генератор. Імпульси надходять на третє пристрій, зване синаптичним транзистором, який посилає серію електричних імпульсів в схемах, які, в свою чергу, відповідають тим, які виробляються біологічними нейронами.

Майбутні версії штучного нерва можуть бути збагачені датчиками для відстеження змін в текстурі, стан і різних типах тиску, що може призвести до радикального поліпшення сприйняття і взаємодії людей з штучними кінцівками і взаємодії з навколишнім середовищем.

«Це величезне поліпшення», – сказав Роберт Шепард, експерт з органічної електроніки з Корнельського університету. – М’які, гнучкі, органічні матеріали, використовувані для створення штучного нерва, ідеальні для інтеграції з гнучкими тканинами людини, але також і відносно дешеві у виробництві, – додав він.

Сучасне протезування вже вражає. Деякі рішення дозволяють пацієнтам контролювати рухи протезів тільки своїми думками. У інших є датчики тиску на кінчиках пальців, які допомагають контролювати зчеплення без необхідності постійно контролювати ваш прогрес з вашим зором.

Але наше природне дотик набагато складніше. Він включає в себе тисячі датчиків, які відстежують різні типи тиску, а також здатність сприймати зміни температури і положення. Це величезна кількість інформації транспортується через локальні нервові кластери в спинний мозок і, в кінцевому рахунку, в мозок. Тільки коли сигнали об’єднуються, щоб стати досить сильними, вони утворюють інше ланка в ланцюзі.

Женан Бао, який керував дослідженням, визнав, що створений ними штучний нерв настільки чутливий, що його можна використовувати для читання літер абетки Брайля. Більше того, вони змогли поєднати штучний нейрон з біологічним аналогом. Під час випробувань дослідники позбавляли таргана однією з ніг. На його місці вони встановили штучний нейронный електрод і з’єднали його з нейроном у нозі таргана. Сигнали від штучного нейрона викликали скорочення м’язів ніг.

Органічна електроніка, представлена дослідниками з Стенфордського університету, дешева у виробництві, що повинно дозволити вченим інтегрувати велику кількість штучних нервів, які можуть захоплювати багато видів сенсорної інформації. Така система може надати набагато більше чуттєвої інформації людям, які використовують протези, допомагаючи їм краще контролювати свої протези.

Але цей підхід також може бути використаний для роботів нового покоління. Такі машини будуть мати більшу здатність взаємодіяти з постійно мінливої середовищем. Надзвичайно важливо виконувати складні завдання, такі як догляд за літніми людьми.

Джерело і фото: Наука