Чувствительные протезы и управление техникой с помощью силы мысли: рассказываем об открытиях для людей с особыми потребностями

4 минуты Сабина Жандильдина
Чувствительные протезы и управление техникой с помощью силы мысли: рассказываем об открытиях для людей с особыми потребностями

Интерфейс, позволяющий управлять техникой с помощью силы мысли, чувствительные протезы и части тела человека, напечатанные на 3D-принтере, — все это современные открытия научного мирового сообщества для людей с особыми потребностями. В обзоре подробнее расскажем об этих и других разработках, которые в ближайшем будущем покинут лабораторные стены и станут доступны широкой публике. 


Чувствительные протезы

Ученые уже долгое время работают над тем, чтобы сделать протезы для людей с особыми потребностями более чувствительными. Кожа человека легко растягивается и сжимается, сохраняя при этом чувствительность, а искусственная зачастую состоит из жестких элементов, которые не обладают такими свойствами. 

В мае группе ученых из Стэнфордского университета под руководством доктора профессора Бао Чжэнань удалось разработать полностью мягкую и эластичную искусственную кожу, которая превращает тактильные ощущения в электрические сигналы с помощью сенсоров и передает их мозгу, пишет журнал Science.

Фото: Jiancheng Lai and Weichen Wang / Bao Research Group / Stanford University

Каждый слой кожи включает в себя миниатюрные сенсоры, которые распознают нажатия, температуру и растяжения. Транзисторы превращают сигналы от сенсоров в электрические импульсы, похожие на сигналы нейронов в головном мозге.

Эффективность электрической искусственной кожи проверялась на крысах. Она показала чувствительность материала к стимулам разной интенсивности. Эластичная искусственная кожа работает на низком и безопасном для человеческого тела напряжении в пять вольт. 

В будущем ученые планируют интегрировать технологию в человеческие протезы. Однако, в первую очередь, необходимо сделать искусственную кожу беспроводной и разработать систему взаимодействия мозга с разными частями тела.

Кресло, управляемое силой мысли

Инженеры из Техасского университета разработали кресло, которым парализованный человек может управлять силой мысли. 
В испытаниях устройства приняли участие три парализованных человека, которые тренировались три раза в неделю в течение нескольких месяцев. Они носили специальные головные устройства с электродами, которые позволяли компьютеру преобразовывать определенные мозговые волны в команды для кресла.

Пациенты могли управлять направлением коляски с помощью мыслей о движении отдельных частей тела. Компьютер считывал их нейронные сигналы и превращал в команды.

Поначалу участники испытаний управляли креслом с точностью 43-55%, а после обучения этот показатель у некоторых составил 98%.

Ученые считают, что внедрение роботизированного интеллекта в систему позволяет добиться лучших результатов в неинвазивном управлении инвалидным креслом.

Глазная ткань из 3D-принтера

Исследователи Национального института здоровья США использовали 3D-печать для создания искусственной глазной ткани. Открытие является важным шагом в развитии регенеративной медицины. Анализ показал, что глазная ткань выглядит и ведет себя также как естественная. 

Фото: www.theweek.in

Этот метод позволяет создать неограниченный запас тканей для изучения дегенеративных заболеваний сетчатки, в частности, возрастной макулярной дегенерации. Эта болезнь является основной причиной необратимой слепоты и потери зрения во всем мире.

Опыт доказал, что клетки сетчатки глаза, которые отвечают за передачу зрительной информации в мозг, возможно копировать слоями без каких-либо повреждений. Сегодня ученые Национального института здоровья США экспериментируют с добавлением иммунных клеток в процессе печати для лучшего воспроизводства ткани.

Они рассчитывают, что в будущем такие модели можно будет применять не только для изучения болезней, но и для их терапии.

Экзоскелет с имитацией мышц 

С развитием алгоритмического интеллекта инженеры стремятся создавать все более удобные протезы для людей с особыми потребностями. Однако большинство из них слишком крупные, громоздкие, сложные или дорогие. Поэтому исследователи из Федерального института технологии в Цюрихе разработали доступное и удобное устройство Myoshirt для терапии пациентов с травмами рук, которым требуется восстанавливать работоспособность мускулатуры. 

Myoshirt моделирует работу сухожилий и принимает на себя часть нагрузки при выполнении упражнений. Оно напоминает экзоскелет, однако не наделяет человека дополнительной силой или выносливостью. 

Фото: ethz.ch

Устройство состоит из жилета, манжета на руки, системы тросов и мотора. Набор датчиков считывает движения тела человека и активирует мотор, подтягивающий трос и заставляющий руку сгибаться или разгибаться. Механические движения могут быть адаптированы к индивидуальным предпочтениям каждого пользователя. Так, человек может контролировать устройство и отключить его в любое время.

Гормональная терапия для людей с синдромом Дауна

Синдром Дауна — одна из самых распространенных хромосомных аномалий, которая влияет на когнитивные функции. В попытке придумать способ справиться с симптомом нарушения когнитивных функций ученые из Университетской больницы Лилля и Лозанны в ходе экспериментов с мышами выяснили, что головному мозгу важен гормон GnRH. 

В ходе эксперимента группа добровольцев согласилась получать GnRH каждые два часа в течение полугода. За это время гормональная терапия стимулировала у них рост и активность нейронов в областях мозга, связанных с познанием.

Фото: www.naked-science.ru

В результате пять из семи участников эксперимента стали лучше понимать инструкции к действиям и формы трехмерных объектов. Также регулярные инъекции GnRH помогли восстановить работу обоняния у некоторых участников. При этом биологи не зафиксировали никаких серьезных нарушений в работе организма.

Ученые уверены, что завершение опытов откроет дорогу для более масштабных испытаний терапии для людей с синдромом Дауна.

 

 

 

Статьи STEPPE

Город бежит и меняется: почему важно проводить беговые мероприятия

Город бежит и меняется: почему важно проводить беговые мероприятия

Марафоны и полумарафоны становятся традиционными и знаковыми событиями в Казахстане. Они собирают новичков, любителей и...

9 минут
9 минут
REN(AI)SSANCE: Владислав Слудский размышляет о том, как art science меняет формы современного искусства

REN(AI)SSANCE: Владислав Слудский размышляет о том, как art science меняет формы современного искусства

Представьте себе мир, где искусство и наука сливаются в единое целое, создавая удивительные произведения, которые не просто...

7 минут
7 минут
Что успело измениться в Казахстане: изучаем послание 2023 года и его результаты

Что успело измениться в Казахстане: изучаем послание 2023 года и его результаты

В рамках Послания Президента Казахстана Касым-Жомарта Токаева народу страны, озвученного 1 сентября 2023 года, была поставлена...

7 минут
7 минут
Талантливые дизайнеры со всего Казахстана получили возможность поучаствовать в конкурсе Next Designer Аward empowered by Visa

Талантливые дизайнеры со всего Казахстана получили возможность поучаствовать в конкурсе Next Designer Аward empowered by Visa

15 августа 2024 года в Алматы прошел финал III сезон конкурса для молодых дизайнеров Next Designer Аward empowered by Visa...

4 минуты
4 минуты