Forskare från Johns Hopkins University (USA) utvecklade en “elektronisk hud” som simulerar förmåga att presentera huden, enligt publikationen IEEE Spectrum. Utvecklingen föreslår att använda konstgjorda proteser, så det kommer att bli möjligt att återvända möjligheten att använda en konstgjord ben för att känna smärta. Varför smärta? Kapitel studier om utvecklingen av elektronisk huden Niticu Thakore, Professor i bioteknik vid Johns Hopkins University ständigt denna fråga.
All materia i en praktisk mening. Smärta receptorer i huden, hjälper till att skydda oss från att komma till skada. Till exempel, från vassa knivar eller varma kastruller. I samma mening, människor med en amputerad lem kommer att kunna förlita sig på uppfattningen av smärta, vilket överförs genom konstgjord hud och protesen som kommer att skyddas från skador senast, säger Thakor. Också, han erbjuder en mer integrerad och till viss del även poetisk förklaring:
“Vi kan återställa till att man förlorade känsla av perception: från lätt beröring till djup tryck och smärta. Jag tror att det kommer att göra konstgjorda proteser mer ‘levande’”.
I en artikel publicerad i tidskriften Science Robotics, Thakor, hans doktorand Lukas Osborn, och deras kollegor beskriva utvecklingen och första provning av deras system “dermis” (från engelska. elektronisk dermis, e-dermis — hud). I en nyligen test av ett team av forskare har försökt att lägga till konstgjord protes förmåga att känna smärta och överlämna den till bärare.
För att skapa konstgjord hud forskare inspirerade av hur biologiska känselreceptorer i huden. Huden består av flera lager av receptorer. Skapade “dermis” också består av många lager. Men de är tillverkade av piezoresistive och ledande vävnader, och inte för att de olika levande celler, som i fallet av äkta läder. I det här fallet, de lager av konstgjord hud kan reagera på olika nivåer av trycket: vid kraftig stimulering “dermis” snabbare och starkare speglar känslor, och om den är mindre intensiv – långsammare och svagare.
Information som erhållits från “elektroniska hud” är översatt till pulser, som de som används av riktiga nervceller att kommunicera med varandra. Sedan med hjälp av elektrisk stimulering av dessa neuronopathy impulser överförs i perifera nerver i huden amputerad lem, orsakar en känsla av tryck och smärta.
För att kontrollera systemet, forskarna bjöd in en grupp av volontärer. Bland dem var 29-årig man med ett amputerat ovanför armbågen med vänster hand. Inom två månader, Lukas Osborne, var att kartlägga perifera nerver hos en amputerad lem. Genom användning av en svag elektrisk stimulering av de studerande hade möjlighet att avgöra hur perifera nerver i samband med phantom smärtor som upplevdes av en besökande volontär. I studien, Osborn fann att överföring av en viss mängd aktuella vid en viss frekvens, inte bara tillbaka till den mänskliga betydelsen av beröring förlorade armar och ben, men också orsakat en fantomsmärta. Enligt Thakore, smärtan var inte stark, volontär betygsatt det på 3 poäng på en 10-gradig skala.
Det system av system “dermis”
Efter den nödvändiga kalibrering, forskare samlas det hela systemet: “dermis” sätta på fingrarna av en konstgjord protes, modell neuronopathy pulser laddas in den registeransvarige av protesen, och elektrisk stimulator var knuten till den stump av en amputerad hand. Senare tester visade att den berörda personen kan inte bara för att uppfatta objekt som han manipulerar med hjälp av en konstgjord protes som gör att han mår som en fantomlem, men också att skilja på om ett objekt är, till exempel, runda eller spetsiga. Dessutom protesen var programmerad att smärta “känsla” för att automatiskt gå låt av ett vasst föremål när du definierar denna känsla.
I denna studie kunde forskarna att effektivt förmedla sensorisk information till nervsystemet med hjälp av elektrisk stimulering av huden amputerad arm, men överföringen av neurala impulser kan också genomföras med hjälp av andra tekniker. Stora förväntningar på att visa implantation teknik speciella elektroder i hjärnan, muskler reinnervation (restaurering av utbudet av vävnad, nerver som ger deras samband med det Centrala nervsystemet), liksom utvecklingen av teknik hjärna-dator-gränssnitt.
“En dag, allt detta kommer vi att kunna implantat och integrera direkt i vårt Centrala nervsystem, och inte bara i huden. Men vår strategi är tillgängligt här och nu”, kommenterade Thakur.
I framtiden, han och hans lab planerar att studera andra material som kan bli grunden för en “elektronisk hud” och göra det möjligt att klara ett bredare utbud av taktila sensationer.
Forskare har utvecklat teknik för att hitta sin potential inom robotik och augmented reality. I den information Thakor var inte att gå, men det är klart att taktil förmåga tillåter robotar för att mer effektivt kunna anpassa sig till att arbeta med olika föremål och att hantera ett bredare spektrum av uppgifter. Införandet av teknik i produktionsprocessen kommer att avsevärt minska kostnaderna och öka omfattningen av dess tillämpning.
Forskare har utvecklat en elektronisk huden gör att protesen att känna smärta
Nikolai Khizhnyak