Die Prothetik hat sich in den letzten Jahren dank Technologien wie 3D-Druck und reaktionsschnelleren Robotersystemen rasant verbessert. Ein internationales Forscherteam könnte jedoch der Prothetik ein völlig anderes Gefühl verleihen - im wahrsten Sinne des Wortes. Ein Team aus Stanford University haben einen neuen Stil für künstliche Nerven entwickelt, der Informationen verarbeiten kann, die dem menschlichen Körper ähnlich sind.
Für die Forscher von Stanford und der Seoul National University bedeutet dies, dass ihr künstliches Nervensystem den Zuckungsreflex einer Kakerlake aktivieren und sogar Braille-Buchstaben identifizieren kann.
"Wir halten Haut für selbstverständlich, aber es ist ein komplexes Erfassungs-, Signalisierungs- und Entscheidungsfindungssystem", sagte Zhenan Bao Professor für Chemieingenieurwesen und einer der führenden Autoren. "Dieses künstliche sensorische Nervensystem ist ein Schritt zur Herstellung hautähnlicher sensorischer neuronaler Netze für alle Arten von Anwendungen."
In den letzten Jahren gab es Hunderte von Innovationen in der Prothetik. Zum Beispiel können Amputierte jetzt ihre Armbewegung mit ihren steuern. Gedanken allein. Andere Arten von Gliedmaßen verfügen über Drucksensoren, mit denen der Griff eines Benutzers auf natürlichere Weise gesteuert werden kann. Bei diesen Upgrades wurde jedoch immer wieder übersehen, wie kompliziert das menschliche Nervensystem ist. Das Forschungsteam wollte das große Netzwerk nachbildendas erlaubt zu viele Informationen, um durch unseren Körper zu unserem Gehirn und zurück zu gelangen.
Bao und ihr Team haben ihren einzigartigen sensorischen Nerv geschaffen, um die Funktionsweise des menschlichen Nervensystems zu reproduzieren. Das Team verwendete organische Verbindungen, die aus drei Teilen bestanden. Der erste Teil enthielt Dutzende von Sensoren, um verschiedene Druckstimmungen zu erfassen. Durch Drücken auf einen SensorEs gab eine erhöhte Spannung zwischen zwei Elektroden. Diese Spannungsänderung wird vom zweiten Teil des synthetischen Systems erfasst. Das Team verwendete einen Ringoszillator, um die Spannungsänderungen in elektrische Impulse umzuwandeln. Diese Impulse gehen dann zu einem synaptischen TransistorDieser Transistor erzeugt Impulse, die denen entsprechen, die von biologischen Neuronen kommen.
Dieses Projekt ist Teil von Baos größerer Reise, um nachzuahmen, wie sich die Haut ausdehnt, heilt und als massives sensorisches Netzwerk fungiert, das sowohl angenehme Gefühle an das Gehirn senden als auch schnelle Entscheidungen auslösen kann.
Ein Artikel über das Nervensystem wurde in einer kürzlich erschienenen Ausgabe von veröffentlicht. Wissenschaft .
Tae-Woo Lee, Professor an der Seol National University, ist für den synaptischen Transistor verantwortlich. Lee verbrachte sein Sabbatjahr damit, Bao in ihrem Stanford-Labor zu helfen, um das Projekt zu unterstützen.
"Biologische Synapsen können Signale weiterleiten und Informationen speichern, um einfache Entscheidungen zu treffen", sagte Lee, der ein zweiter leitender Autor des Papiers war. "Der synaptische Transistor führt diese Funktionen im künstlichen Nervenkreislauf aus."
Laut dem Team verwendete Lee einen Kniereflex, um zu zeigen, wie fortschrittlich diese Technologie sein könnte, wenn sie mit Prothesen kombiniert werden sollte. Lee verwendete das Knie als Beispiel, weil der Körper auf das Knie klopft wie dasDie Muskeln senden ein Neuron, das dann Signale an die Synapsen sendet. Das Netzwerk kann dann ein Muster erkennen und bewirken, dass sich das Knie schnell zusammenzieht und ein weniger dringendes Signal, um diese Empfindung an das Gehirn zu senden.
Die Forscher hoffen, die Technologie für künstliche Nerven weiter als je zuvor zu bringen. Das Team möchte auch künstliche Sensornetze mit geringem Stromverbrauch für die Robotik entwickeln, um ihre Beweglichkeit und Aktionen zu verbessern.
Via : Stanford