Вы здесь

Искусственный нерв заставил двигаться отрезанную тараканью ногу

Ученые заставили двигаться тараканью ногу с помощью искусственного нерва

Ученые разработали искусственный аналог афферентного нерва и испытали его, подключив к ноге таракана.  Они заставили конечность насекомого двигаться, имитируя передачу сигналов от настоящих нервов к электронному.

Современные протезы значительно отличаются от своих прототипов. И одной из отличительных черт  новейших протезов является возможность не только осуществлять манипуляции различными объектами, но и осязать предметы. Пока что ощущения, которые передаются такими протезами, сложно сравнивать с настоящим осязанием. Поэтому сейчас ученые работают над тем, чтобы научиться имитировать механизмы тактильного восприятия. Когда это удастся, современные протезы вплотную приблизятся к настоящим конечностям.
В журнале "Science" были опубликованы результаты исследования, посвященного данной проблеме. Специалисты из Сеульского университета разработали искусственный аналог афферентного нерва - нерва, передающего импульсы от рабочих органов(желез, мышц) к нервному центру. Одна из его функций заключается в передаче сигналов при прикосновении к различным предметам. Южнокорейским ученым удалось создать устройство, соединившее в себе функции:
  • механорецепторов, фиксирующих давление на поверхность кожи;
  • нервного волокна, отвечающего сбор сигналов с рецепторов;
  • синапса, превращающего рецепторные сигналы в постсинаптический потенциал, использующийся для взаимодействия с афферентными нервами и управляющий мышцами.

Роль механорецепторов взяли на себя резистивные датчики, регистрирующие давление. Такое устройство состоит из двух электродов. Один из них, золотой, имеет плоскую форму, второй, углеродный, состоит из огромного количества пирамидок. Если давление возрастает, площадь контакта между электродами становится больше, и электрическое сопротивление, соответственно, уменьшается. Это дает возможность установить величину давления.

После того, как давление зафиксировано, сигнал передается на кольцевой осциллятор и преобразуется в последовательность импульсов, где их частота кодирует величину давления. Данный элемент имеет некоторые расхождения со своим биологическим прототипом, так как вместе с усилением давления увеличивается и частота, и амплитуда сигнала. Сигналы с нескольких кольцевых осцилляторов собираются в транзисторе, имитирующем синапс, и преобразуются в постсинаптический потенциал.

Ученые продемонстрировали, что данная система дает возможность не только понять, что к конечности прикоснулись к предмету, но и определить направление его движения. Также они показали, что датчики способны определять символы азбуки Брайля.

Результативность изобретения была продемонстрирована на практике. Ученые провели эксперимент, присоединив разработанное ими устройство к афферентным нервам в отрезанной ноге таракана. Сигналы, которые передавались через него, заставили мышцы ноги насекомого сокращаться. Таким образом, данная разработка может стать настоящим прорывом в области протезирования, так как позволит усовершенствовать протезы, «научив» их реагировать на окружающие раздражители и сделав практически идентичными естественным органам.

Поделиться