Sztuczny nerw może odmienić oblicze protez. Funkcjonuje jak jego biologiczny odpowiednik

Protetyka wkrótce może wejść na zupełnie nowy poziom. Naukowcy stworzyli nowy rodzaj sztucznych nerwów, które wyczuwają dotyk, przetwarzają informacje i komunikują się z pozostałymi nerwami. Zupełnie jak nasze ciało!

Sztuczne nerwy

W przyszłości planowane jest dodanie czujników do śledzenia zmian w strukturze, pozycji i nacisku, co doprowadzi do radykalnej poprawy życia osób posiadających protezy. Zmieni się także wyczuwanie i współdziałanie z otaczającym środowiskiem.

Sztuczny nerw może odmienić oblicze protez. Funkcjonuje jak jego biologiczny odpowiednik
Udostępnij

”To niezwykły postęp. Do produkcji użyte są elastyczne materiały, by sztuczny nerw był doskonale zintegrowany z ludzką tkanką. Są również stosunkowo tanie w produkcji.” – mówi Robert Shepherd, ekspert elektroniki organicznej na Uniwersytecie Cornell

Współczesna protetyka

Dzisiejsze protezy już teraz robią wrażenie. Niektóre pozwalają użytkownikom kontrolować ruchy ramion za pomocą myśli, inne mają czujniki nacisku w opuszkach palców, by kontrolować chwyt bez konieczności ich ciągłego monitorowania. Wciąż jednak dostępne są dla niewielu ze względu na cenę, a ich funkcjonalność nie jest doskonała.

Zmysł dotyku

Nasz naturalny zmysł jest znacznie bardziej złożony, niż wiele osób przypuszcza. Jeden impuls wymaga integracji tysięcy czujników, które śledzą różne rodzaje nacisku, a także wyczuwają ciepło i zmiany pozycji. Ta ogromna ilość informacji transportowana jest przez sieć, która przekazuje sygnały przez lokalne skupiska nerwów do rdzenia kręgowego, które dalej trafiają do mózgu. Dopiero gdy sygnały łączą się i są wystarczająco silne, tworzą kolejne ogniwo w łańcuchu.

Sztuczny nerw może odmienić oblicze protez. Funkcjonuje jak jego biologiczny odpowiednik
Udostępnij

Nowa technologia

Teraz zespół prowadzony przez Zhenana Bao z Uniwersytetu Stanforda stworzył sztuczny nerw czuciowy, który działa na podobnej zasadzie. Wykonany z elastycznego materiału, nerw składa się z trzech części. Pierwszy, składający się z kilkudziesięciu czujników, odbiera sygnały naciskowe, które powodują wzrost napięcia dwóch elektrod. Urządzenie zwane oscylatorem pierścieniowym odbiera zmiany, które przekształcane są w ciąg elektrycznych impulsów.

Na koniec, wszystkie impulsy odbierane są przez trzecie urządzenie zwane tranzystorem synaptycznym, a następnie wysyła całą serię składającą się na wzór pasujący do tych, które wytwarzają nasze neurony.

Sztuczny nerw może odmienić oblicze protez. Funkcjonuje jak jego biologiczny odpowiednik
Udostępnij

Testy

Pierwsze testy zakończyły się niebywałym sukcesem, gdyż za pomocą symulacji udało się odebrać sygnały czuciowe i zmianę napięcia, co skutkowało odczytaniem znaków brajlowskich. Sztuczny neuron również udało się połączyć z jego biologicznym odpowiednikiem.

Jeśli chodzi o testy na żywych organizmach, do tej pory przeprowadzono je jedynie na karaluchu bez nogi. Mimo wszystko sztuczny nerw sprawdził się i w tym przypadku.

Taki system mógłby dostarczyć znacznie więcej informacji zmysłowych przyszłym użytkownikom protez, pomagając im lepiej je kontrolować i łatwiej odnaleźć się w środowisku

Źródło: science.sciencemag.org | Fotografie: youtube.com