О важных событиях, произошедших в науке и технике за предыдущую неделю, в свежем "Дайджесте" новостей аватар-технологий рассказывает общественное движение "Россия-2045". В этом выпуске: бионический протез, позволяющий чувствовать искусственную ногу, как свою собственную; новый вид электродов для интерфейсов мозг-компьютер, которые можно вводить в мозг через тонкую иглу шприца; успешно проведенная тысяча операций по трансплантации головы мыши; и крупнейшие соревнования роботов – DARPA Robotics Challenge.
1. Протез с ощущениями
Бионический протез ноги, имитирующий ощущения утраченной биологической конечности, был разработан в университете Линца (Австрия). Профессор Хьюберт Эггер и его команда оснастили протез специальными датчиками и соединили его с нервными окончаниями, оставшимися в культе ноги пациента. С помощью датчиков ученые измерили давление, оказываемое на стопу при ходьбе, и те ощущения, которые возникают при движении. Специальные стимуляторы имитируют эти данные в нервных окончаниях культи пациента, откуда они уже естественным образом поступают в мозг.
"Я чувствую, словно у меня снова есть нога, – рассказывает Вольфганг Ранггер, участник эксперимента, потерявший ногу из-за тромба. – Могу без опаски пройти по льду, могу определить, иду я по гравию, бетону, траве или песку. Я даже чувствую мелкие камешки под стопой".
Помимо улучшенных характеристик равновесия и безопасности, протез обладает еще одним замечательным свойством. Получив новый протез, пациент перестал ощущать фантомные боли, которые годами мучили его. Фантомные боли часто возникают оттого, что организм не получает информацию от ампутированной конечности. Теперь же нервные окончания воспринимают протез как свою собственную ногу. Автор разработки надеется, что в скором времени удастся сбавить итоговую рыночную цену инновационного протеза, которая в настоящее время колеблется в пределах 10-30 тысяч евро.
2. Мозг-компьютер
Ученые из Гарвардского университета создали необычную версию электродов, предназначенных для подключения мозга к компьютеру. Их можно ввести в мозг с помощью тонкой иглы шприца, что снижает риск травмы и почти не вызывает отторжения. Интерфейсы мозг-компьютер позволяют управлять различными устройствами при помощи силы мысли. К сожалению, их применением имеет свои ограничения из-за недолговечности и громоздкости электродов, которые имплантируются в мозг для считывания и интерпретации информации.
Однако ученые под руководством Чарльза Либера создали особую модель электродов для нейрочипов, способную преодолеть эти ограничения. Электрод представляет собой трехмерную сетку из особого сплава из хрома и платины, обладающего "эффектом памяти". Электрод покрыт специальным полимерным покрытием, защищающим от коррозии. Эта конструкция вводится в мозг в свернутом виде через иглу шприца, после введения электрод возвращается в ранее заданную форму, соединяясь с нужными нейронами.
Ученые надеются, что эта разработка станет использоваться нейрофизиологами для принципиально новых экспериментов в области изучения мозга и поможет парализованные инвалидам вернуться к нормальной жизни.
3. Трансплантация мышиной головы
Китайский хирург Жень Сяопин из Харбинского медицинского университета успешно трансплантировал головы сотням мышей. В ближайшее время он планирует начать эксперименты на обезьянах. Жень Сяопин занимается пересадкой биологической головы на донорское тело с 2013 года. За два года и более тысячи экспериментов ученому удалось увеличить срок выживания мышей до 24 часов. Подопытные успевают открыть глаза и выпить воды.
Доктор планирует в ближайшее время перейти к операциям на приматах, и уверен, что в будущем такие операции помогут лечить смертельно больных людей. Однако пока необходимо увеличить срок жизни подопытным животных. Отметим, что трансплантация головы животного и тем более человека во многих странах считается очень сомнительной с точки зрения медицинской этики. Жень Сяопину пришлось даже покинуть США, где он работал в университете. В Китае он получил на свои эксперименты грант более 1,6 миллиона долларов.
Напомним, что в феврале 2015 года о своем перспективном методе трансплантации головы человека на новое тело заявил итальянский нейрохирург Серджио Канаверо. И первым пациентом Канаверо уже в 2017 году может стать россиянин Валерий Спиридонов, страдающий от спинальной мышечной атрофии.
4. Соревнования роботов
5 и 6 июня 2015 года в калифорнийском городке Помона прошли крупнейшие соревнования роботов – DARPA Robotics Challenge (DRC). В конкурсе приняли участие 12 команд из США, пять из Японии, три из Южной Кореи, две из Германии, по одной из Италии и Гонконга.Полоса препятствий включала в себя восемь заданий, специально подобранных с учетом возможных действий робота-спасателя после техногенной катастрофы. Роботам нужно было проехать на машине заданную дистанцию по песчаной дорожке, выйти из машины, открыть запертую дверь в здание, провернуть вентиль, вырезать отверстие в стене, подняться по лестнице, преодолеть завал.
Два дня состязаний, две попытки и всего один час на выполнение всех задач. Победа и два миллиона долларов досталась южнокорейскому роботу Hubo Корейского института перспективных научно-технических исследований. Робот разрабатывается с 2002 года, весит 80 килограмм при росте 180 сантиметров. Уникальная способность робота передвигаться не только на ногах, но и на колесах, которые встроены в колени, во многом предопределила результат соревнований, минимизируя риск падения. Еще одна отличительная черта робота – его вращающийся торс, что дает возможность поворачивать верхнюю часть тела на 180 градусов, что тоже было востребовано в нескольких заданиях конкурса. Второе и третье места заняли команды IHMC Robotics и Tartan Rescue, обе из США. Они получили призы в миллион долларов и 500 тысяч долларов соответственно.
