Studiuesit kanë zhvilluar një sistem nervor ndijor artificial i cili mund të përpunojë informacione të ngjashme me trupin e njeriut dhe mund të japë në mënyrë efektive ndjenjën e prekjes në gjymtyrët protetike.
Lëkura jonë, organi më i madh i trupit, është gjithashtu më i rëndësishmi pasi mbulon të gjithë trupin tonë, kontrollon temperaturën e trupit dhe na mbron nga faktorët e jashtëm të dëmshëm si dielli, temperaturat jonormale, mikrobet etj. Lëkura jonë mund të shtrihet në mënyrë të jashtëzakonshme dhe mund të riparohet. Lëkura është gjithashtu e rëndësishme sepse na siguron një ndjenjë të prekjes përmes së cilës ne jemi në gjendje të marrim vendime. Lëkura është një sistem kompleks ndijor dhe sinjalizues për ne.
Në një studim të botuar në Shkencë, studiues të udhëhequr nga Prof Zhenan Bao në Universitetin Stanford dhe Universitetin Kombëtar të Seulit kanë zhvilluar një artificial sistemi nervor shqisor i cili mund të jetë një hap i madh drejt krijimit të "lëkurës artificiale" për protetikë gjymtyrë të cilat mund të rivendosin ndjesinë dhe të veprojnë si një mbulesë normale e lëkurës. Aspekti sfidues i këtij studimi ishte se si të imitojmë në mënyrë efektive lëkurën tonë e cila zotëron disa veti unike. Tipari që është më i vështirë për t'u imituar është mënyra në të cilën lëkura jonë vepron si e zgjuar ndijor rrjet i cili së pari transmeton ndjesitë në tru dhe gjithashtu urdhëron muskujt tanë të reagojnë përmes një refleksi për të marrë vendime të shpejta. Për shembull, një goditje shkakton shtrirjen e muskujve të bërrylit dhe sensorët në këta muskuj dërgojnë impulse në tru përmes një neuroni. Neuroni më pas dërgon një sërë sinjalesh në sinapset përkatëse. Rrjeti sinaptik në trupin tonë njeh modelin e shtrirjes së papritur në muskuj dhe dërgon dy sinjale në të njëjtën kohë. Një sinjal bën që muskujt e bërrylit të tkurren si refleks dhe sinjali i dytë shkon në tru për të informuar për këtë ndjesi. E gjithë kjo sekuencë ngjarjesh ndodh pothuajse në një fraksion të sekondës. Imitimi i këtij sistemi nervor ndijor të ndërlikuar biologjik, duke përfshirë të gjithë elementët funksionalë në rrjetin e neuroneve, mbetet ende sfidues.
Sistemi nervor unik shqisor që “imiton” realen
Studiuesit kanë krijuar një sistem unik ndijor kurrë i cili mund të përsërisë mënyrën se si funksionon sistemi nervor i njeriut. "Qarku nervor artificial" i projektuar nga studiuesit integron tre komponentë në një fletë të sheshtë, fleksibël me përmasa disa centimetra. Këta komponentë janë përshkruar më parë individualisht. Komponenti i parë është një prekje sensor which can detect forces and pressure (even mini ones). This sensor (made of organik polymers, carbon nanotubes and gold electrodes) send signals through a second component, a flexible electronic neuron. Both these components are enhanced and improved versions of what was developed by same researchers before. Sensory signals generated and passed through these two components are delivered to a third component, an artificial synaptic transistor which is modelled exactly like human synapses in the brain. All these three components have to work cohesively and demonstrating the end function was the most challenging aspect. Real biological synapses relay signals and store information which is required to take decisions. This synaptic transistor “performs” these functions by delivering electronic signals to the synaptic transistor by using the artificial nerve circuit. Therefore, this artificial system learns to recognize and react to sensory inputs based upon the intensity and frequency of low-power signals, just how a biological synapse would do in a living body. The novelty of this study is how these three individual components that are known previously were integrated successfully for the first time to deliver a cohesive system.
Studiuesit testuan aftësinë e këtij sistemi për të gjeneruar reflekse dhe gjithashtu për të ndjerë prekjen. Në një eksperiment ata lidhën nervin e tyre artificial në një këmbë kacabu dhe ushtruan presion të vogël në sensorin e tyre të prekjes. Neuroni elektronik konvertoi sinjalin e sensorit në sinjale dixhitale dhe i kaloi ato përmes transistorit sinaptik. Kjo bëri që këmba e kacabusë të dridhej në bazë të rritjes ose uljes së presionit në sensorin e prekjes. Pra, ky konfigurim artificial sigurisht që aktivizoi refleksin e shtrëngimit. Në një eksperiment të dytë, studiuesit shfaqën aftësinë e nervit artificial në zbulimin e ndjesive të ndryshme të prekjes duke qenë në gjendje të dallonin shkronjat e Braillit. Në një test tjetër ata rrotulluan një cilindër mbi sensor në drejtime të ndryshme dhe ishin në gjendje të zbulonin me saktësi drejtimin e saktë të lëvizjes. Kështu, kjo pajisje është në gjendje të përmirësojë njohjen e objekteve dhe përpunimin e hollësishëm të informacionit me prekje, si njohja e teksturës, leximi braille dhe dallimi i skajeve të objekteve.
E ardhmja e sistemit nervor ndijor artificial
Kjo teknologji nervore artificiale është në një fazë shumë të hershme dhe nuk ka arritur nivelin e kërkuar të kompleksitetit, por ka dhënë shpresë të madhe për krijimin e mbulesave artificiale të lëkurës. Është e qartë se "mbulesa" të tilla do të kërkonin gjithashtu pajisje për të zbuluar nxehtësinë, dridhjet, presionin dhe forca dhe ndjesi të tjera. Ata duhet të kenë një aftësi të mirë për t'u futur në qarqe fleksibël në mënyrë që të mund të ndërlidhen në mënyrë efektive me trurin. Për të imituar lëkurën tonë, pajisja duhet të ketë më shumë integrim dhe funksionalitet, gjë që do ta bëjë atë më të qëndrueshme dhe të besueshme.
Kjo teknologji nervore artificiale mund të jetë një ndihmë për protetikën dhe rikthimin e ndjesive te personat e amputuar. Pajisjet protetike janë përmirësuar shumë gjatë vitit me më shumë teknologji të disponueshme të printimit 3D dhe sisteme robotike më reaguese. Pavarësisht këtyre përmirësimeve, shumica e pajisjeve protetike të disponueshme sot duhet të kontrollohen në një mënyrë shumë të përafërt pasi ato nuk ofrojnë një ndërfaqe të mirë të kënaqshme me trurin për shkak të mungesës së inkorporimit të ndërlikimeve të sistemit të gjerë nervor njerëzor. Pajisja nuk jep reagime dhe kështu pacienti ndihet shumë i pakënaqur dhe i hedh ato herët a vonë. Një teknologji e tillë nervore artificiale, kur inkorporohet me sukses në protetikë, do të japë informacion me prekje për përdoruesit dhe do t'i ndihmojë pacientëve t'u ofrohet një përvojë më e mirë. Kjo pajisje është një hap i madh drejt krijimit të rrjeteve nervore shqisore të ngjashme me lëkurën për aplikime të ndryshme duke dhënë fuqi të refleksit dhe sensit të prekjes.
***
{Mund të lexoni punimin origjinal kërkimor duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
Yeongin K et al. 2018. Një nerv aferent artificial organik fleksibël i bioinspiruar. Shkencë. https://doi.org/10.1126/science.aao0098
