211service.com
Mākslīgā āda sniedz soli ceļā uz bioniskām rokām
Ar ASV Aizsardzības departamenta finansējumu vairāki pētnieki gūst panākumus, veidojot cilvēciskākas roku protēzes — tādas, kas lietotājiem sniedz kontroles un pieskāriena sajūtu.
Šīs protēzes rokas pirkstu gali ir pārklāti ar jauna veida mākslīgo ādu, kas var uztvert nelielus spiediena gradientus.
Zinātnieki no Stenfordas paziņoja par jauna veida spiediena sensoru plakana, elastīga materiāla veidā, kas galu galā varētu kalpot kā mākslīga āda, kas varētu pārsniegt protezēšanu, ļaujot lietotājiem ne tikai manipulēt ar objektiem, bet arī tos sajust. Sensori sūta impulsus, ko smadzenes interpretē, lai noteiktu noteiktu taustes sajūtu. Tas tieši atdarina bioloģisko sistēmu, saka vadošais pētnieks Zhenan Bao.
Āda ir izgatavota no plastmasas, kas ir apdrukāta ar vafeļu rakstu, lai padarītu to saspiežamu. Iekšpusē ir iestrādātas oglekļa nanocaurules — mazi tīra oglekļa cilindri, kas vada elektrību. Materiāla saspiešana tuvina stieņus kopā, radot straujākus impulsus, palielinoties spiedienam.
Rakstā šīs nedēļas numurā Zinātne , Bao un kolēģi apgalvo, ka sensori spēj uztvert spiediena gradācijas, kas ir līdzvērtīgas starpībai starp stingru rokasspiedienu un ļenganu rokasspiedienu. Šī ir tikai viena pieskāriena sastāvdaļa, un tā netika pārbaudīta ar cilvēkiem. Tā vietā Bao un viņas kolēģi nosūtīja signālus uz peles smadzeņu šķēlītēm in vitro, lai parādītu, ka viņi spēj panākt, lai sensors sazinātos ar neironiem.
Tomēr tas ir daudzsološs solis, lai padarītu ekstremitāšu protēzes reālākas. Ar protēžu roku nav iespējams izdarīt daudz, ja nejūtat, saka Slimans Bensmaia, biologs un skaitļošanas neirozinātnieks, kurš Čikāgas Universitātē strādā ar mākslīgajām ekstremitātēm. Viņš saka, ka pieskārienu ir grūti radīt no jauna, jo tā ir pārsteidzoši sarežģīta sajūta. Mēs varam ne tikai atšķirt zīdu no satīna, bet arī atšķirt lētu zīdu no laba zīda. Mēs to darām, jo mūsu āda var sajust tekstūras līdz pat 10 nanometriem.
Galu galā pētnieki cer novirzīt informāciju no mākslīgajiem sensoriem perifērajos nervos, kas kādreiz bija saistīti ar zaudēto roku. Viņi jau ir izveidojuši saskarnes, kas lietotājiem sniedz iespēju atvērt un aizvērt rokas (skatiet sadaļu Mākslīga roka ar īstu sajūtu). Tālāk viņi vēlētos smalku koordināciju, kas ļauj mums pārvietot katru pirkstu atsevišķi.
Un tam būs nepieciešami elektriskie impulsi, lai pārvietotos abos virzienos — signāli no pacienta muskuļiem un nerviem, kas pārvieto protēzi, un sensori, kas pacientam sniedz dabisku atgriezenisko saiti. Daļēji tas ir tulkošanas uzdevums, jo viņi cenšas panākt, lai sensori runātu nervu sistēmas valodā, saka Dastins Tailers, Case Western Reserve universitātes biomedicīnas inženierijas profesors.
Grūtākā daļa ir izveidot saskarni starp protēzi un pacientu, kas ļauj pārraidīt šo valodu visā tās sarežģītībā. Mēs neesam tajā vietā, kur varam reproducēt dabisko pieskārienu, bet mēs esam vietā, kur varam nodot noderīgu pieskāriena sajūtu, saka Bensmaia.