Кривой Рог новости
Ученые добились контроля насекомого с помощью нейрозонда
14.02.2012 11:45 | Технологии

Ученые добились контроля насекомого с помощью нейрозонда

Как военные, так и биологи желают проникнуть в нервную систему насекомого, только каждые по своим причинам. Первые хотят власти и контроля, новых оружий ведения воен. Вторые руководствуются чистым желанием познания – понять устройство нервной  системы живого существа. Специальный датчик, имплантированный в моль, может удовлетворить интересы обеих заинтересованных групп.

Уже долгие годы управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) ведёт работы по программе создания насекомо-машинного интерфейса. Но всё это время электроды, предназначенные для воздействия на «мозг» и мышечные клетки этих существ, не обеспечивали точного управления.

Но во главе Джоэлем Волдманом исследовательская группа Массачусетского технологического института, добилась желаемого результата, создав уникальный гибкий нейрозонд. Этот зонд крепится непосредственно к брюшной нервной цепи насекомых (БНЦ), по выполняемым функциям примерно соответствующей спинному мозгу млекопитающих.

Что было камнем преткновения раньше? Сопротивление электродов и нервной ткани насекомых не совпадало, так как они созданы из материалов с абсолютно несовместимыми электротехническими характеристиками. Новый зонд изготовлен из полимидного полимера, заключённого в «рубашку» из золотых и углеродных нанотрубок, полное сопротивление которых значительно ближе к показателям нервной ткани. Один конец зонда представляет собой кольцо, крепящееся к БНЦ. От кольца отходит пять электродов, каждый из которых стимулирует определённый нервный узел БНЦ.

К зонду присоединён беспроводной стимулятор со встроенными радиоприёмником, аккумулятором и микрогенератором электрических импульсов; общий вес устройства – менее полуграмма. Для отработки зонда его имплантировали особи табачного бражника (Manduca sexta) с размахом крыльев около 10 см.

В ходе тестов выяснилось, что при варьировании силы тока от 1 до 10 микроампер менялось и вызываемое мышечное усилие, и даже угол его приложения. При подаче определённого импульса бабочка летит вправо, противоположного – влево.

«Это большой шаг вперёд», –  говорит нейроэнтомолог Рой Ритцман из Западного резервного университета Кейза (Кливленд, Огайо, США). При этом малая интенсивность искусственного управляющего импульса позволяет надеяться на возможность замера при помощи того же зонда нервных импульсов самогó насекомого, что позволит лучше понять его нервную деятельность. DARPA же, разумеется, видит всё это под другим углом; цель агентства – создание управляемых насекомых, несущих микрокамеру и звукопередающее устройство. Иначе говоря, насекомых-шпионов.

Сейчас команда г-на Волдмана обсуждает с нейробиологами возможность установки своего зонда на человека. «Выходит, что у нас есть цилиндрические нервы сходного размера», – замечает учёный. По его мысли, электроды, стимулирующие нервные узлы, способны помочь в восстановлении подвижности людей, перенёсших удар и последующий паралич.

Так станут ли насекомые-киборги реальностью? «Да, сделан серьёзный шаг, но впереди не менее значительная работа, – отвечает Рой Ритцман. – Чтобы создать киборга, нужно понять, где вырабатываются поведенческие команды, и очень часто этим местом оказывается мозг. А мы только в начале процесса осознания его внутренних взаимосвязей».

Кроме того, настоящим киборгам потребуется встроенный источник энергии, ведь аккумулятор не сможет долго питать нейрозонд.

Кстати, Дэниэл Шерсон из того же вуза вместе с коллегами создал топливный элемент, который получает электричество из химической энергии насекомого. Его анод покрыт двумя энзимами, один из которых превращает трегалозу в «крови» насекомого в глюкозу, а второй окисляет глюкозу, «добывая» при этом электроны. Элемент, имплантированный в самку таракана, позволил получить около 55 микроватт на кв. см поверхности. 

Добавить коментарий
Войти через:
Логин
Пароль
Забыли пароль? | Регистрация