Датчики осязания на современных протезах не могут сравниться с настоящими тактильными рецепторами, фото Science
Они создали электронные датчики, которые посылают в мозг мышей практически такие же сигналы, как и механорецепторы в коже человека, сообщает Lenta.ru. со ссылкой на статью в журнале Science.
Датчики осязания на современных протезах все еще не могут сравниться с настоящими тактильными рецепторами кожи. Когда последние ощущают внешнее давление, они "выстреливают" потоком нервных импульсов: чем сильнее давление, тем выше частота.Однако искусственные датчики пока были исключительно аналоговыми устройствами – сильное давление вызывает в них более сильный сигнал, а не повышает частоту импульсов. Поэтому они нуждаются в дополнительной микросхеме, преобразующей сильные сигналы в цифровой поток импульсов.
Инженер-химик из Стэнфордского университета Чжэнань Бао и ее коллеги создали датчики, сразу же выдающие цифровые сигналы. Они исправили устройства, разработанные еще в 2010 году: миниатюрные резиновые стержни, содержащие токопроводящие углеродные нанотрубки и пару электродов. В состоянии покоя резина изолирует электроды друг от друга, а при давлении нанотрубки соприкасаются и ток начинает идти между электродами.
Чжэнань Бао заменила стержни на перевернутые пирамиды и увеличила их чувствительность к прикосновениям (от дуновения ветерка до крепкого рукопожатия). Также она добавила туда кольцевые генераторы, преобразующие электрические сигналы от пирамид в поток импульсов. Как и в природных тактильных рецепторах, чем сильнее давление, тем выше частота импульсов, которые выдают кольцевые генераторы.
Однако группа Чжэнанья Бао пошла еще дальше. Обычно в экспериментах такого рода в кору головного мозга животных встраиваются металлические электроды. Они достаточно быстро повреждают ткани мозга, из-за чего продолжительность экспериментов сильно лимитирована. Ученые решили посылать электронные импульсы от датчиков осязания к светодиоду, который конвертировал их в поток импульсов синего света.
Коллеги-генетики перестроили соматосенсорную кору мышей так, чтобы та поглощала синий свет и реагировала на него. Срез светочувствительной коры вырезали из организма мыши и поместили в лабораторные условия. Далее в ходе эксперимента они выяснили, что ткани мозга принимали сигналы от датчиков и естественно реагировали на них.
Однако до практического применения новой технологии еще далеко: ткани человеческого мозга, например, пока невозможно генетически модифицировать для приема световых сигналов. Таким образом, ученым придется искать новый способ безопасной и долгосрочной передачи электрических сигналов от протезов к мозгу.
Читайте также:
Ученые выяснили, что количество татуировок на теле влияет на уровень агрессии
Медики зафиксировали первый случай передачи вируса Эбола половым путем
Ученые создали первое лекарство от опасной болезни
Британский ученый предсказал конец Америки в выходные
Ученые раскрыли секрет "сердца" Плутона
Как избежать заболевания раком
