Создана электронная кожа, которая может чувствовать прикосновение и передавать в мозг
Стэнфордские ученые разработали мягкую и эластичную электронную кожу, которая может напрямую общаться с мозгом, имитируя сенсорную обратную связь живой. Это дает надежду миллионам людей с протезами конечностей. Электронная кожа также может быть использована для роботов, чтобы они чувствовали те же ощущения, что и люди. Это имеет решающее значение для отраслей, где роботы и люди взаимодействуют физически, пишет TechXplore. Научная статья вышла в Science.
«Мы были вдохновлены природой и хотели имитировать ее. Возможно, мы когда-нибудь сможем помочь пациентам не только восстановить двигательную функцию, но и ощущения», — сказал Вайхен Ван, первый автор исследования.
Кожа человека имеет миллионы рецепторов. Они реагируют, посылая электрические импульсы в мозг через нервы. Мозг отвечает, отправляет информацию обратно, приказывая мышцам двигаться. Живая кожа мягкая и может многократно растягиваться.
В искусственной коже сложно повторить такое же растяжение и сохранить элетропроводность. В новой разработке используются объединенные в сеть слои эластичных органических транзисторов, которые воспринимают и передают электрические сигналы. Слои, сложенные между собой, имеют толщину всего от 25 до 50 микрон — тонкие, как лист бумаги. Сети действуют как датчики измерения давления, температуры, напряжения и химических веществ. Они и превращают эту сенсорную информацию в электрический импульс. Для работы электронной коже потребуется всего от 5 вольт электричества.
При прикосновении к электронной коже крысы импульс передавался по проводу в мозг, в соматосенсорную кору, которая отвечает за обработку физических ощущений. Мозг крысы отреагировал, послав электрический сигнал на ногу. Это было сделано с помощью устройства, которое усиливает и передает сигналы от мозга к мышцам, имитируя связи в нервной системе. Нога крысы дернулась. Примечательно, что движение соответствовало разной силе давления.
В случае испытаний на людях устройство не потребует имплантации провода для отправки сенсорной информации в мозг. Команда предполагает использование беспроводной связи между электронной кожей и электрическим стимулятором, расположенным рядом с нервом.
Но кое-чего новой коже еще не достает: созданияе памяти. Человеческая кожа запоминает, как ощущается объект, а затем может предсказать это. Есть еще одна проблема: передача сигналов пока слишком медленная, чтобы быть полезной. Следующим шагом будет размещение большего количества различных датчиков в электронной коже, чтобы более точно воспроизвести ощущения.
