Австралийские ученые работают над бионическим протезом, способным ощущать прикосновения

Группа исследователей из Мельбурнского, Вуллонгонгского и других австралийских университетов под руководством Центра медицинских открытий Айкенхеда при Больнице Святого Винсента занимается изучением механизма передачи сигналов от рук к мозгу с целью его искусственного воспроизведения. Как раз сейчас она работает над прототипом роботизированной руки с встроенными 3D-печатными микрочипами, которые налаживают связь между вживленными электродами и живой тканью и мышцами. В основе проекта лежит исследование Марка Кука, невролога из Больницы Святого Винсента, который использовал сложные математические модели для записи и расшифровки электрической активности мозга испытуемых, когда они совершали то или иное движение. Проанализировав записи, доктор Кук смог выяснить, каким движениям какие комбинации электрических сигналов соответствуют.

«Анализируя электрическую активность мозга, можно понять, какое движение выполнит рука или нога в следующий момент», – объясняет он.

Пытаясь наладить коммуникацию между мозгом и протезом, исследователи нашли способ встроить 3D-печатные мышечные клетки в микрочипы. Хотя большая часть исследования засекречена, суть идеи ясна: эти микрочипы выполняют роль посредников между тканями и электродами – между мозгом и роботизированной рукой.

«Поразительно, но нам удалось создать чип, который с помощью электроники соединяет биологическое и механическое движения, вызывая в мозге необходимый отклик, – говорит профессор Роб Капса из Вуллонгонгского университета. – Мы разработали систему электродов, которая позволяет расшифровывать сигналы, поступающие от мышечных клеток. В результате мы получили нервно-мышечные соединения, которые помогают наладить связь между мышечным и механическим (роботизированным) движением».

Сейчас исследователи экспериментируют с технологией электродов, применяя ее к уже существующим протезам рук. Они планируют завершить работу над прототипом нового роботизированного протеза в следующем году, но это лишь вершина айсберга. Этой технологии явно есть что предложить человечеству. Методы «трансляции» сигналов мозга и технология соединения нервов и электродов могут найти применение в сфере регенерации тканей и лечении эпилепсии, мышечной дистрофии и т.д.

«У каждого свой Эверест. Для меня это разработка протеза, который полностью заменит потерянную конечность, – говорит профессор Питер Чунг, руководитель ортопедического отделения в Больнице Святого Винсента. – В моих глазах частичное или полное восстановление утраченной конечности невозможно без технологии 3D-печати. Кости будут печататься из стволовых клеток, потом на них будут наращиваться искусственные мышцы с внедренными нервными клетками. Это будет роботизированный протез. Это будет механическое устройство, реагирующее на электрические сигналы – мысли».

«В живом организме роль тропинок для мыслей выполняют нервные клетки, по своему принципу действия этот механизм напоминает телефонную линию. Нам нужно найти способ подключить эту линию к механическим устройствам и научить реагировать на сигналы. Когда сенсоры в пальцах получают информацию, что вы сжимаете их, они отправляют мозгу соответствующий сигнал по «телефонной линии», и вы в действительности чувствуете, как сжимаете их. Вот о чем мы мечтаем. И мы сделаем это».

Источник