Вчені створюють протези, які можуть відчувати
Команда дослідників з університету Чикаго та Університету Джонса Хопкінса розробляє протез руки, через який можна було б отримувати справжні тактильні відчуття від дотику до будь-яких поверхонь і відчувати їх температуру.
У разі успіху цей протез із 4 мільйонами різних рецепторів стане найчутливішим серед усіх аналогічних розробок. Раніше вчені за допомогою мавп виявили схему нейронної активності, за допомогою якої здійснюється керування кінцівкою.
Як розповідає «Компьютерра.ру», за останні п'ятнадцять років з'явилося безліч нових прототипів різних протезів, які через їх високий технологічний рівень і принципи роботи стали називати біонічними. Одні моделі мають неймовірні ступені свободи за рахунок наявності більше двох десятків штучних суглобів і дозволяють рухати кожним пальцем окремо. Інші управляються уявними командами через інтерфейс «мозок — комп'ютер» майже так само, як і власні кінцівки. Стати повноціннішою заміною всім їм заважає загальна вада — неможливість сприймати.
Відсутність тактильної чутливості у будь-яких протезів заважає сприймати їх як частину себе. Незалежно від терміну використання у більшості людей, вони продовжують відчуватися як зовнішній персоналізований інструмент. Однак відсутність зворотного зв'язку з протезами набагато серйозніша проблема, ніж простий психологічний дискомфорт. Без неї важко визначити температуру предмета, його масу та необхідну для утримання силу стиснення.
Звичайно, звичайні протези частково дозволяють оцінювати зусилля, що додаються, але це завжди відбувається непрямим чином. Наприклад, через змінне відчуття опору в простих механічних моделях або зміна звуку сервоприводів умоторизованих. Цього явно замало впевненого використання.
У разі успіху створений в Університеті Джонса Хопкінса протез стане найчутливішим серед усіх аналогічних розробок. На ньому розмістять понад сотню датчиків тиску та температури. Їх кількість здається значним, якщо не порівнювати зі шкірою. Загалом у ній міститься близько 4 мільйонів різних рецепторів, які щільність вимірюється десятками і сотнями на квадратний сантиметр.
Біомедичний інженер Роберт Кірш, який працює у приватному Клівлендському університеті, високо оцінив важливість розробки протезів із функцією дотику на сторінках видання Nature: «Ймовірно, це наступна велика революція, яка має статися».
Експерименти на мавпах
Перша серія експериментів була спрямована на визначення розташування пучків нейронів, відповідальних за відчуття дотику у конкретній частині руки. Тварин навчили визначати кілька форм фізичного контакту пальцями. Потім дослідники підключили електроди до ділянок головного мозку, відповідальних за відчуття кожного пальця. Таким чином вони замінили фізичні дотики електричними імпульсами, посилаючи сигнали певні зони мозку. Судячи з поведінки мавп, різниці вони не відчули.
У другій серії експериментів вчені зосередилися на відтворенні відчуття тиску. Для цього вони розробили алгоритм, що генерує ту кількість електричного струму, яка викликала б потрібне відчуття тиску. Так само, як і минулого разу, тварини порівнювали справжні фізичні відчуття з впливом електричних імпульсів.