اختراع
اعضای مصنوعی برای بدن همیشه جذاب بوده است اما این اعضا همیشه فاقد یک ویژگی
کلیدی و اصلی بوده اند و آن هم حس لامسه است . در حال حاضر یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه
استنفورد یک پوست مصنوعی را توسعه داده است که می تواند نیروی حاصل از اشیا را حس کند و سپس این سیگنالهای حسی را به
سلولهای مغزی منتقل نماید . بازخورد حسی ناکافی، محدودیت جدی اندامهای مصنوعی فعلی
است خواه این اندامها دست و بازوی مصنوعی بوده و یا اینکه ساق پای انسان باشد .
کاربر باید حس مناسبی در مورد لمس اشیا داشته باشد تا بتواند کنترل حرکتی مناسب با
آن را نیز ایجاد نماید . در غیر اینصورت، تشخیص نیروی دقیقی که بر روی یک شی وارد
می شود و یا داغ بودن یک جشم را نمی توان فهمید .
ما راه طولانی برای ایجاد پوست
مصنوعی داریم که بتواند مانند یک پوست طبیعی احساس داشته باشد اما تیم استنفورد به
رهبری بنیامین تی (Benjamin Tee)
که خود مهندس برق است ،اخیرا به نتایجی دست یافته اند که میتواند ما را یک قدم به
مقصود خود نزدیکتر کند . با استفاده از مدارهای ارگانیک انعطاف پذیر و سنسورهای فشاری
جدید و ابداعی، تیم تی یک نوع پوست مصنوعی را گسترش داده اند که می تواند نیروهای
حاصل از اشیای موجود را حس کند . این داده های حساس سپس به سلولهای مغزی انتقال
پیدا می کند . این تیم نتایج حاصل از تحقیقات خود را در مجله ساینس(Science )منتشر کرده اند .
اهرام کوچک از صفحه لمسی:
این
سیستم که دیتکت(DiTact)
نام دارد مخفف سیستم لمسی دیجیتال می باشد . این سیستم بر اساس مدار ترانزیستور
ارگانیک انعطاف پذیر کم قدرت است که می تواند احساس فشار وارده بر روی پوست را
همانند یک پوست طبیعی منتقل نماید. این سیگنالها به نوبه خود به یک سری از پالس ولتاژ
تبدیل می شوند . برای اینکه سنسورها بتوانند محدوده ی گسترده ای از فشار را ضبط
نمایند ، محققان از نانو لوله های کربنی به صورت ساختارهای هرمی استفاده کرده اند
. الکس کورتوس یکی از نویسندگان می گوید: سنسورهای ما از اهرام کوچک لاستیکی با
نانو لوله های کربنی توزیع شده در آن ساخته شده است . این ساختارها بسیار مفید اند
زیرا به ما اجازه می دهد که به اسانی چیزهای کوچکی همچون مسافت بین اهرام ، اندازه
ی اهرام و غلظت نانو لوله های کربنی را تغییر دهیم تا به ویژگی های سنجش فشار ایده
آل خود دست یابیم". این ساختارهای ریز به محققان اجازه می دهد تا حساسیت این
سنسورها را همانند پوست طبیعی انسان افزایش دهند .
انتقال سیگنال:
این سیگنالها به تنهایی کاری انجام نمی دهند . برای اینکه بتوان این سیگنالها را همچون بازخورد حسی تجربه کرد باید به مغز انتقال یابند . به گفته ی محققان محدوده ی این سیگنالها بین 0 تا 200 هرتز بوده و از طریق فیبرهای نوری به نورون های قشر مغز موش منتقل می شود.سیستم دیتکت هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد بنابراین محققان این سیگنالها را به جای انتقال به مغز موش زنده به سلولهای کاشته شده در محیط آزمایشگاه انتقال داده اند . این روش که به عنوان اپتوژنتیک معروف است باید بر روی موجودات زنده نیز آزمایش شود . از طریق این فرآیند ، نورون های مغزی تحریک می شود تا به نور پاسخ دهد . اما برای این تجربه باید محققان از یک راه حل اپتوژنتیک جایگزین استفاده نمایند تا سرعت پردازش اطلاعات توسط نورون ها افزایش یابد . به گفته ی کورتوس گیرنده ی مکانیکی بیولوژیکی قادراند سیگنالهایی با سرعت بالا در ثانیه تولید کنند . فناوریهای اپتوژنتیک گذشته تنها قادربود تا سلولهای مغزی را به آرامی تحریک کند . کورتوس همچنین به کار Andre Berndt و Karl Deisseroth که نوع جدیدی از فناوری اپتو ژنتیک را گسترش داده اند نیز اشاره کرد . این فناوری جدید به سلولهای مغزی اجازه می دهد با سرعت بسیار بالایی تحریک شوند . تیم تحقیقاتی تی نشان داد که پروتئین های اپتوژنتیک جدید قادرند خود را فواصل طولانی تری از تحریک سازگار کنند .
از داستانهای علمی تخیلی تا واقعیت :
با توجه به اینکه سیگنال ها به سلولهای کاشته شده در محیط آزمایشگاهی انتقال داده شده است و هنوز بر روی یک حیوان زنده آزمایش نشده است ، چگونه میتوان مطمئن بود که این سیگنالها دارای طبیعت و شدت درستی باشند و بتوانند به درستی کار کنند؟
کورتوس می گوید " ما می توانیم بگوییم که سنسورهای ما قادرند اطلاعات درستی را از طریق نشانه های رفتاری به حیوانات زنده منتقل دهند . آزمایش نهایی باید اتصال این سنسور به انسان باشد تا احساس او نیز مورد بررسی قرار گیرد . برای اینکه بتوان حس لامسه ی درست و دقیقی ایجاد کنیم باید بتوانیم طراحی خود را اصلاح کرده و بهبود ببخشم".نگوین نویسنده ی دیگر این تحقیق معتقد است که گیرنده های مکانیکی مصنوعی ساخته شده توسط این تیم می تواند با سایر سیستم های مصنوعی ساخت گروههای دیگر ادغام شود و تاثیر زیادی بر روی این حوزه داشته باشد . به گفته ی محققان کارهای ابتدایی برای دریافت بازخورد حسی با این سیستم مصنوعی بسیار امیدوار کننده بوده است اما باید مطالعات و تحقیقات بیشتری در این مورد انجام شود . با اثر بخشی و ایمنی نشان داده، پتانسیل بهبود کیفیت زندگی برای افرادی با اختلالات لمسی را می توان متعادل کرد . علاوه بر این تحقیقات میتواند در طول زمان امنتر شده و شکهای اخلاقی در مورد آن نیز کاهش یابد . برای اینکه اپتوژنتیک بتواند با امنیت کامل در انسان کار کند ، محققان باید به دنبال راهی برای کارکرد اپتوژنتیک بدون توسل به سیم فیبر نوری تهاجمی و تحویل ویروسی ترانس ژن به بیماران باشند.
بر اساس گفته های پروفسور پولینا انیکوا (Polina Anikeeva) ، به زودی امکان استفاده از سلولهای بنیادی بیمار فراهم شده و می توان از حساسیت آنها به طول موج خاصی از نور استفاده کرد . این سلولها را می توان به صورت بالقوه به عصب محیطی بیمار معرفی کرد و به آنها اجازه داد تا توسط نور تحریک شوند . همچنین می توان از تحریک عصبی به منظور افزایش توانایی عصب برای بازسازی خودشان و یا حتی به صورت رابط محبوب با سنسور مصنوعی استفاده کرد .البته نباید به این زودی منتظر این فناوری باشیم. اما با وجود تحقیقات انجام شده توسط تیم تی در استنفورد ، راه رسیدن به این هدف بسیار نزدیک تر و روشنتر شده است .
امید است که با ساخت چنین ایزار هایی توسط مهندسان مربوطه ، حس لامسه را به معلولان برگردانیم.منبع : gizmodo
