ساخت نوعی «پوست مصنوعی» که فشار را به پالس های عصبی تبدیل می کند

پژوشگران نوع جدیدی از حسگر را ساخته اند که می تواند مسیر را برای تهیه «پوست مصنوعی» با قابلیت بازآفرینی حس لامسه واقعی هموار نماید.

در پژوهشی که نتایج آن امروز در نشریه ساینس منتشر گردید، گروهی از مهندسان دانشگاه استنفورد با موفقیت نوعی مدار کشسان را تولید کردند که می تواند فشار را حس کرده و اطلاعات دریافتی اش را مستقیما به بافت مغزی یک موش انتقال دهد.

در ادامه این مطلب با دیجیاتو همراه باشید.

این گروه از دانشمندان ابراز امیدواری کرده اند که با انجام پاره ای تحقیقات بیشتر قادر خواهند بود در نهایت پوست ساخته شده را در اندام های مصنوعی که حساسیت بیشتری هم به محیط اطراف نشان می دهد به کار بگیرند.

در اندام های مصنوعی، لامسه می تواند همان مرز میان تعامل صرف با جهان پیرامون و حس کردن واقعی آن تعامل باشد. ظرف سال های اخیر، بشر توانسته که به این نقطه نزدیک تر شود و دست کم برخی از توانمندی های پوست واقعی را بازآفرینی نماید.

یکی از پیشرفت های امیدوارکننده در این زمینه نیز ساخت مدارها و حسگرهای منعطف است که می توانند کشش، حرارت، فشار و دیگر داده های ورودی مهم را تشخیص دهند.

اما مساله ای که در این رابطه مطرح می شود صرفا نحوه ثبت اطلاعات ورودی از طریق لامسه نیست و ضرورت دارد که مغز در ادامه آن اطلاعات را به ثبت برساند.

الکس کورتس از مولفان این پژوهش می گوید: «انتقال اطلاعات از پوست مصنوعی اغلب نیازمند دریافت سیگنال های آنالوگ و سپس استفاده از یک کامپیوتر یا میکروکنترلر برای تبدیل کردن آنها به چیزی است که بدن انسان توانایی پردازش کردنشان را داشته باشد.»

اما همان فرایند ترجمه اطلاعات می تواند باعث اضافه شدن نویز مبهمی به داده های دریافتی از طریق مغز شود و در نتیجه مغز نیز به انرژی بیشتری برای پردازش آنها نیاز خواهد داشت. تیم پژوهشگران دانشگاه استنفورد امیدوارند که با تغییر نحوه عملکرد این حسگر فرایندهای اضافه برای پردازش داده های دریافتی از طریق آنها را به حداقل میزان ممکن برسانند.

حسگر ساخته شده توسط این پژوهشگران دربرگیرنده یک مدار کشسان پرینت شده با لایه ای از نانوتیوب های کربنی است که هرچه فشرده تر می شوند الکتریسیته بیشتری را انتقال می دهند.

همین امر باعث ایجاد پالس های الکتریکی مجزایی می شود که قابل ارسال برای مغز هستند و می توان آن را به نحوه عملکرد مغز انسان تشبیه نمود.

پوست ساخته شده نیز نوعی پلاستیک شفاف است که تعدادی سنسور حساس به فشار با ابعادی کوچک تر از انگشت درون آن کار گذاشته شده اند و زمانی که از آنها در دست رباتیک استفاده می شود شبیه به نقطه های سیاه رنگ بسیار کوچک به نظر می آیند.

در مورد اندام های مصنوعی که به بدن انسان متصل می شوند هم باید بگوییم که اطلاعات از طریق پالس های الکتریکی مستقیم قابل ارسال هستند که این قابلیت نیز با استفاده از سیستم متفاوتی به نام اوپتوژنتیک به اثبات رسید؛ در این روش سلول ها از لحاظ ژنتیکی اصلاح و بهینه سازی می شوند تا به نور واکنش نشان دهند.

در آزمایش انجام شد، حسگر به یک لامپ ال ای دی متصل گردید، که براساس پالس های دریافتی اش روشن می شد و عصب های موش را فعال می کرد. البته مشخص نیست که موش با دریافت این پالس ها چه حسی را تجربه می کند اما روشن است که حسگرها می توانند به شکل موفقیت آمیزی با سلولهای واقعی مغز تعامل داشته باشند.

حالا مرحله بعدی پیش روی پژوهشگران این است که حسگرهای مورد استفاده خود (موسوم به پیکسل) را کوچک تر نمایند تا بتوانند تعداد بیشتری از آنها را در یک مساحت مشخص قرار دهند.

به این ترتیب پوست ساخته شده میتواند جزئیات بیشتری را دریافت کرده و علاوه براین، دانشمندان هم امکان می یابند که انواع مختلفی از حسگرها را با  قابلیت تقلید دیگر قابلیت های پوست انسان در آن تعبیه نمایند.