Protezy, które „odczuwają” temperaturę. Szansa na normalne życie?
Powstała sztuczna skóra, która wyczuwa zmiany temperatur. Szansa na lepsze roboty i protezy kończyn?
Powstała sztuczna skóra, która wyczuwa zmiany temperatur. Szansa na lepsze roboty i protezy kończyn?
Matthew Wiebe/StockSnap.io

Powstała sztuczna skóra, która wyczuwa zmiany temperatur. Szansa na lepsze roboty i protezy kończyn?

Odpowiedź brzmi „tak”. Ale zastanowić powinien bardziej fakt, że tego typu wynalazki zaczynają pojawiać się dopiero teraz.

Jeszcze kilka dekad temu mówiło się, że prawdziwa rewolucja nadejdzie w momencie, gdy amputowane kończyny będzie można zastąpić takimi, których ruchy będą kontrolowane przez mózg. Dzisiaj wiemy już, że nie były to tylko marzenia.

Robotyczna proteza dla każdego

Połączenie człowieka i maszyny stało się faktem. Tytanowa śruba łączy sztuczną metalową kość z kością wapienną, czyli tą naturalną. Starannie uszyte obwody elektryczne połączą się najpierw z istniejącymi już komórkami nerwowymi, a więc ostatecznie z mózgiem, który wszystkim będzie zawiadywał.

Do sztucznej kończyny trzeba się oczywiście przyzwyczaić, a bardziej precyzyjnie – dostosować się muszą połączenia między komórkami nerwowymi w mózgu. Jedne połączenia wzmocnią się, inne osłabią, a jeszcze inne znikną.

Mimo że mózg jest bardzo plastyczny, nie do wszystkiego może się przyzwyczaić. Sztuczna ręka potrafi ściskać z bardzo dużą siłą, ale często zawodzi, gdy chce się wykonać jakąś bardzo delikatną czynność. Możemy tego na co dzień nie doceniać, ale to momentalne wyczucie tekstury dotykanego przedmiotu – czyli informacja dotykowa, a nie wzrokowa – jest dla mózgu najważniejsze, gdy ten decyduje, czy dany obiekt chwycimy, zmiażdżymy, a może tylko muśniemy.

To spora trudność dla osób z amputowanymi kończynami. Protezy nie posiadają bowiem zmysłu dotyku. Nie dostarczają precyzyjnych informacji o temperaturze, twardości czy ostrości przedmiotu.

Jest to poniekąd wynik tego, że badania nad dotykiem cały czas nie są tak atrakcyjne dla badaczy, jak zgłębianie tajemnic wzroku czy słuchu. O wiele bardziej potrzebna wydaje się bowiem pomoc tym, którzy nie widzą, niż tym, którzy są głusi na bodźce dotykowe. Sęk w tym, że na wiele sposobów to dotyk pozwala nam poruszać się po świecie – zaczynając od kontroli ruchu, a kończąc na odczuwaniu bodźców seksualnych.

Szansa na bardziej precyzyjne protezy?

Powinna cieszyć – i z powodów praktycznych, i czysto poznawczych – wiadomość, że coś w podejściu do badań nad dotykiem jednak się zmienia. Testowane są już od jakiegoś czasu protezy z dłońmi wypełnionymi sensorami, które wykrywają zmiany nacisku wywieranego przez różne obiekty.

Choć niestety nie zawsze z dobrymi wynikami. Podczas samych testów dowiadujemy się, że mechaniczne wibracje, które docierają do najbardziej zewnętrznej warstwy naszego ciała – skóry – wcale nie dają się tak łatwo tłumaczyć na zrozumiałe dla mózgu sygnały. Implanty słuchowe pozwalają stosunkowo łatwo poprawiać zdolność słyszenia; urządzenia wykrywające nawet konkretne bodźce dotykowe to – jak widać – zupełnie inna bajka.

Pewien powiew świeżości przyniósł artykuł opublikowany w „Science Robotics” z lutego 2017 r. Naukowcy z ETH w Zurychu postanowili stworzyć wykrywacz zmian temperatur, który mógłby stać się elementem chociażby protezy. Nowością było jednak to, że niezbędne do tego czujniki nie zostały nigdzie wbudowane. To raczej sztucznie stworzona błona (którą można byłoby później połączyć z częścią sztucznej skóry w protezie) była czujnikiem samym w sobie.

Pektyny z galaretki a sztuczna skóra

Co ciekawe, skład chemiczny tej błony wcale nie przypominał składu chemicznego skóry człowieka czy innych zwierząt. To dlatego, że jako główny materiał budulcowy wykorzystano pektyny, czyli związki chemiczne, które występują powszechnie u roślin i tworzą tam struktury zwane ścianami komórkowymi; to również te same substancje, które pozwalają zestalić się galaretkom owocowym.

Pektyny charakteryzują się niesamowitą wręcz zdolnością reagowania na nawet najmniejsze zmiany temperatury i są w tym o wiele lepsze niż analogiczne struktury u ludzi. Im wyższa temperatura, tym pektyny lepiej przewodzą elektryczność.

Można pomyśleć, że skoro komórki nerwowe również opierają swoje działanie na przewodzeniu sygnałów elektrycznych (a poprawniej: elektrochemicznych), to od tej sztucznej błony do działającego czujnika temperatury połączonego z mózgiem jest już blisko.

Poczyniliśmy jednak dopiero pierwszy krok. Choć autorzy wynalazku roztaczają wizję wielu możliwych zastosowań tego materiału, to na razie brakuje sposobu, w jaki ta błona mogłaby zostać zintegrowana z całą protezą. A to już samo w sobie jest dość sporym wyzwaniem.

Co nie musi nas powstrzymywać od tego, by razem z autorami badań zastanowić się, co takie wynalazki mogą nam w końcu umożliwić. Na przykład czy da się wyobrazić sobie sztuczną inteligencję zdolną odczuwać ludzkie emocje, a jednocześnie niemającą zmysłu dotyku? Jeśli nie, to sztuczne skóry i opracowywanie coraz to lepszych „implantów dotykowych” powinny być w gestii nie tylko twórców protez, ale i twórców robotów.

Czytaj także

Aktualności, komentarze

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną