breaking news

22.06.2018

Создана электрическая кожа, способная «ощущать» боль в протезе

В издании «Science Robotics» появилась статья, рассказывающая о достижении инженеров из Америки, которым удалось разработать удивительную электрическую кожу. Ее необычность заключается в том, что эта кожа способна «чувствовать» давление, оказываемое на нее. Во время этого процесса она посылает сигнал о чувстве боли в локтевые и срединные нервы, откуда они направляются в соматосенсорную кору головного мозга.

Ноцицепторы (рецепторы, отвечающие за болевые ощущения) — это свободные нервные окончания, находящиеся преимущественно в наружном слое кожи. Реагируя на какой-либо механический, химический или же тепловой стимул, они отправляют сигнал в спинной мозг. Оттуда, через различные типы нервных волокон (Aδ-, Aβ- и C-волокна), он попадает головной мозг. Так, первые чувствительны к «быстрой» боли. Именно этим волокнам мы обязаны за то, что моментально убираем руку с раскаленного предмета, например. Отличать серьезную механическую стимуляцию (прокол кожи иголкой) от практически безболезненной (укол шариковой ручкой) помогают механорецепторы.

Инженеры, работающие над созданием чувствительных протезов, уделяют максимальное внимание воссозданию тактильных ощущений. А вот про чувство были вспоминают достаточно редко. Да, эти ощущения не назовешь желанными, однако они важны. Протез, позволяющий отличать болезненный и безболезненный механический стимул, будет лучше защищен от различных повреждений.

Вот почему группа разработчиков из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса под руководством Люка Осборна решила заняться проектированием такого протеза. Значительную помощь им оказал мужчина, лишенный обеих рук. Кожная электромиостимуляция периферийных нервов позволила разметить различные участки его фантомной руки. Мужчина передавал собственные ощущения, как покалывания там, где раньше были пальцы. А используя электроэнцефалограмму ученые регистрировали активность соматосенсорной коры головного мозга. Это и было подтверждением успешного стимулирования нервных окончаний.

Данные о пороговых характеристиках стимуляции использовались для обратного сенсорного ответа при разработке электрической кожи. Она состояла из нескольких слоев резины, ткани, проводников и пьезорезистивного материала, который изменяет сопротивление при давлении. Именно с помощью такой конструкции удалось воссоздать нервные волокна настоящей кожи.

Исскуственная кожа была размещена на указательном и большом пальце биомиолектрической искусственной кисти. Механическое воздействие на сенсор вызывает отправку сигнала к нервным окончаниям. Сила такого сигнала изменяется в зависимости от оказанного давления. Для эксперимента, позволяющего проверить эффективность разработки, использовали различные фигурки с окончаниями, отличающимися по остроте.

Создана электрическая кожа, способная «ощущать» боль в протезе

И во время сжатия фигурки с заостренными наконечниками мужчина с протезам ощущал боль и разжимал пальцы. А вот при сжатии фигурок с закругленными концами этого не наблюдалось. Данный эксперимент позволил инженерам сделать вывод, что созданная кожа может отличить болезненный механический стимул от безболезненного.

Создана электрическая кожа, способная «ощущать» боль в протезе

Да, электрическая кожа в настоящий момент чувствительно лишь к одному из типов болевого воздействия и «ощутить» тепловой или химический стимул не сумеет.

Поделиться в социальных сетях:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *