Нейрофизиологи из США создали прототип «биоробота», подключив фрагмент спинного мозга крысы к искусственно выращенным мускулам, и научились им управлять. Описание их работы опубликовал научный журнал APL Bioengineering.
«У традиционных роботов и киберпротезов есть множество проблем. Они не очень гибкие, мало совместимы с живой тканью, не могут чинить сами себя и разлагаться после завершения жизненного цикла. Природа уже нашла творческие решения для всех этих проблем. Воспользовавшись ее опытом, мы можем создавать все более сложных и полезных биороботов», – пишут ученые.
За последние десять лет нейрофизиологи и биоинженеры создали десятки различных киберпротезов, искусственных конечностей и органов чувств, которые можно подключать к головному или спинному мозгу человека и животных при помощи специальных систем, которые ученые называют «нейроинтерфейсами».
К примеру, в 2012 году медики впервые подключили к мозгу парализованной женщины кибернетическую руку, в результате чего она смогла самостоятельно выпить чашку кофе и выполнить некоторые другие действия. В 2016 году специалисты из американского Университета Дьюка подключили мозг пациента к роботизированной коляске, а год назад они вернули больному способность ходить при помощи специального стимулятора спинного мозга.
Век биороботов
Нейрофизиологи из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (США) под руководством профессора Марты Джиллетт уже много лет пытаются сделать следующий логический шаг – научиться создавать и подключать к телу кибернетические конечности и органы чувств, которые состоят из искусственно выращенных тканей и клеток.
Это позволит решить массу проблем, которые связаны с ненадежностью и недолговечностью техники и нейроинтерфейсов, а также с тем, что они не до конца совместимы с биологическими тканями. К примеру, искусственные мышцы и органы смогут поддерживать свою жизнедеятельность и восстанавливать мелкие повреждения в работе, чего нельзя добиться при работе с механическими протезами.
Многие ученые, как отмечают Джиллетт и ее коллеги, считают, что спинной мозг человека и животных может научиться управлять работой подобных «биопротезов» без какого-либо вмешательства со стороны медиков. Они проверили эту теорию на практике, подключив искусственно выращенные мускулы к фрагменту спинного мозга крысы.
Как показали эти опыты, уже через семь дней нейроны спинного мозга «вросли» в мышцы и начали посылать в них сигналы. В результате искусственная мускулатура начала периодически сокращаться. Используя различные химические вещества и электрические сигналы, нейрофизиологи научились управлять этими сокращениями, воздействуя на фрагмент спинного мозга.
«Когда мы изучили то, как были устроены связи между мышцами и нервными клетками, мы очень удивились тому, что они были очень похожи на то, как развивается периферическая нервная система внутри зародышей животных. Это говорит о том, что фрагменты спинного мозга можно использовать для полноценного управления мышцами даже вне тела», – подытожил еще один разработчик, коллега Марты по университету Колин Кауфман.
Источникhttps://nauka.tass.ru