Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны создали чувствительный протез пальца, который способен имитировать действие кожных рецепторов и определять на ощупь гладкие и шероховатые поверхности.
Для создания устройства ученые применили микроэлектромеханический сенсор с пьезорезисторами, реагирующий на неровности в поверхности. При этом электрические сигналы от датчика передавались в виде нейронных стимулов в срединный нерв руки пациента через тонкие вольфрамовые иглы или нейроэлектронный интерфейс.
На первом этапе эксперимента ученые провели испытание устройства на четырех здоровых людях. Искусственный палец подключили к руке испытуемых через электроды в виде игл, после чего устройство перемещали вдоль различных типов поверхности: гладкой, с углублениями или ребрами. С помощью электроэнцефалографии исследователи сравнили электрофизиологические сигналы в сенсорной коре мозга испытуемых при действии как их собственных пальцев, так и искусственных.
Результаты показали, что испытуемые смогли различить текстуру поверхности в 77 процентах случаев. При этом электроэнцефалография не показала существенных различий между сигналами в мозге при стимуляциях кончика настоящего пальца и искусственного.
Так как электроды в виде игл подходили лишь для однократного использования, на следующем этапе эксперимента ученые испытали технологию нейроэлектронного интерфейса.Электроды имплантировали добровольцу с частично ампутированной рукой прямо внутрь срединного нерва. Интересно, что испытуемый показал даже лучший результат, чем здоровые люди, и смог правильно определить детали поверхности в 96 процентах случаев.
Результаты исследования опубликованы в журнале eLife.
Множество научных групп трудятся над созданием искусственной кожи, которая способна к различным ощущениям и могла бы сделать из протезов практически полноценные конечности. Ранее ученым из Стэнфордского университета удалось разработать кожу, которая может распознавать давление от легкого прикосновения до крепкого рукопожатия.
Автор: Александр Еникеев