Человек чувствует боль и прочие ощущения от контакта с раздражителями благодаря ноцицепторам – особенным нервным окончаниям, которые есть на всех участках тела. Они мгновенно сообщают мозгу об опасности, и человек рефлекторно пытается избавиться от раздражителя, чтобы не довести до травмы.
Будущее протезов: искусственный рецептор чувствует боль и умеет самовосстанавливаться
Вполне возможно, что совсем скоро протезы станут столь же чувствительными, что и настоящие ткани человека. По крайней мере, китайские ученые уже создали рецептор, которые чувствует боль.
Freepik
На этом его «суперспособности» не заканчиваются: этот рецептор способен различать силу боли, а «ранки» на нем заживают самостоятельно.
Инженеры давно хотели создать такой же механизм, только он оказывался либо слишком сложным, либо очень грубо имитирующим работу реальных ноцицепторов. Но сейчас у нейроинженеров, похоже, все-таки получилось приблизиться к цели.
Как работает искусственный рецептор
В основе – электронный мемристор. Это достаточно маленькое устройство, которое запоминает то, как проходил ток по материалу. И в зависимости от этого меняется его проводимость. Такая схема обеспечивает максимальную схожесть рецептора с органами нервной системы.
Но главное то, что рецептор не просто фиксирует наличие либо отсутствие болевого синдрома, но и его степень – от нулевой, то есть от полного отсутствия боли, до сильной. И, кстати, в отличие от организма человека, который достаточно быстро адаптируется к новым условиям и может привыкнуть к боли настолько, что перестает ее чувствовать, искусственный нерв ни к чему не привыкает.
Вся эта «чудо-система» состоит из желатиновых пленок. Плотное вещество играет роль датчика давления, а менее плотное используется в мемристоре. Если все правильно соединить между собой, то получится тот самый искусственный рецептор, который откликается на любое воздействие.
А если повредить конструкцию, то она самостоятельно восстановится: достаточно нагреть ее до 60°C и подержать в таком состоянии 20 минут. И это критически важно для протезов, которые повреждаются во время эксплуатации.
Авторы работы уверены в том, что их изобретение – новое слово в робототехнике и создании реабилитационных механизмов, поскольку оно максимально приближено к живым тканям человека.