Panaliti parantos ngembangkeun sistem saraf indrawi jieunan anu tiasa ngolah inpormasi anu sami sareng awak manusa sareng sacara efektif tiasa masihan rasa touch ka anggota awak prostetik.
Kulit urang, organ panggedena awak, oge pangpentingna sabab nyertakeun sakabéh awak urang, ngadalikeun suhu awak urang jeung ngajaga urang tina faktor éksternal ngabahayakeun kawas panonpoé, suhu abnormal, kuman jeung sajabana. Kulit urang bisa luar biasa manteng tur bisa ngalereskeun sorangan. Kulit ogé penting sabab nyadiakeun urang rasa touch ngaliwatan nu urang bisa nyieun kaputusan. Kulit mangrupikeun sistem sensing sareng sinyal anu kompleks pikeun urang.
Dina hiji panilitian anu diterbitkeun dina Science , para panaliti anu dipingpin ku Prof Zhenan Bao di Universitas Stanford sareng Universitas Nasional Seoul parantos ngembangkeun sistem saraf sensorik jieunan anu tiasa janten léngkah ageung pikeun nyiptakeun "kulit jieunan" pikeun anggota awak prostétik anu tiasa mulangkeun sensasi sareng bertindak sapertos panutup kulit normal. Aspék anu nangtang tina panilitian ieu nyaéta kumaha cara niru kulit urang sacara efektif anu ngagaduhan sababaraha sipat unik. Fitur anu paling hésé ditiru nyaéta cara kulit urang bertindak sapertos jaringan sensorik anu cerdas anu mimitina ngirimkeun sensasi ka otak sareng ogé maréntahkeun otot urang pikeun réaksi ngalangkungan refleks pikeun nyandak kaputusan anu gancang. Salaku conto, ketukan nyababkeun otot siku manteng, sareng sensor dina otot ieu ngirim impuls ka otak ngalangkungan neuron. Neuron teras ngirimkeun sarangkaian sinyal ka sinapsis anu relevan. Jaringan sinaptik dina awak urang mikawanoh pola manteng dadakan dina otot sareng ngirimkeun dua sinyal sacara simultan. Hiji sinyal nyababkeun otot siku kontrak salaku refleks sareng sinyal kadua angkat ka otak pikeun nginpokeun ngeunaan sensasi ieu. Sakabéh runtuyan kajadian ieu kajantenan ampir dina sepersekian detik. Niru sistem saraf sensorik biologis anu rumit ieu kalebet sadaya unsur fungsional dina jaringan neuron masih kénéh nangtang.
Sistim saraf indrawi unik nu "mimics" nyata
Para panalungtik parantos nyiptakeun sistem sensorik anu unik anu tiasa nirukeun kumaha sistem saraf manusa fungsina. "Sirkuit saraf jieunan" anu dirancang ku para panalungtik ngahijikeun tilu komponén kana lambaran datar sareng fléksibel anu ukuranana sababaraha séntiméter. Komponén-komponén ieu parantos dijelaskeun sacara individual sateuacanna. Komponén anu munggaran nyaéta sensor toél anu tiasa ngadeteksi gaya sareng tekanan (malah anu mini). Sensor ieu (didamel tina polimér organik , tabung nano karbon sareng éléktroda emas) ngirim sinyal ngalangkungan komponén kadua, neuron éléktronik fléksibel. Kadua komponén ieu mangrupikeun vérsi anu ditingkatkeun sareng ditingkatkeun tina naon anu dikembangkeun ku panalungtik anu sami sateuacanna. Sinyal sensorik anu dihasilkeun sareng dialirkeun ngaliwatan dua komponén ieu dikirimkeun ka komponén katilu, transistor sinaptik jieunan anu dimodelkeun persis sapertos sinapsis manusa dina uteuk. Sadaya tilu komponén ieu kedah dianggo sacara kohesif sareng nunjukkeun fungsi ahir mangrupikeun aspék anu paling nangtang. Sinapsis biologis nyata ngirimkeun sinyal sareng nyimpen inpormasi anu diperyogikeun pikeun nyandak kaputusan. Transistor sinaptik ieu "ngalakukeun" fungsi-fungsi ieu ku cara ngirimkeun sinyal éléktronik ka transistor sinaptik ku ngagunakeun sirkuit saraf jieunan. Ku kituna, sistem jieunan ieu diajar mikawanoh sareng ngaréaksikeun kana input sénsori dumasar kana inténsitas sareng frékuénsi sinyal kakuatan rendah, sapertos kumaha sinaps biologis bakal dilakukeun dina awak hirup. Anu anyar tina panilitian ieu nyaéta kumaha tilu komponén individu anu dipikanyaho sateuacanna ieu diintegrasikeun kalayan suksés pikeun anu mimiti pikeun nganteurkeun sistem anu kohesif.
Panaliti nguji kamampuan sistem ieu pikeun ngahasilkeun refleks sareng ogé rasa touch. Dina hiji percobaan aranjeunna napel saraf jieunan maranéhna pikeun suku Cucunguk jeung nerapkeun tekanan leutik kana sensor touch maranéhanana. Neuron éléktronik ngarobih sinyal sénsor kana sinyal digital sareng ngalangkungan transistor sinaptik. Hal ieu nyababkeun suku kecoa kedutan dumasar kana paningkatan atanapi panurunan tekanan dina sénsor rampa. Janten, setelan jieunan ieu pasti ngaktifkeun refleks kedutan. Dina percobaan kadua, peneliti némbongkeun kamampuh saraf jieunan dina detecting sensasi touch béda ku bisa ngabedakeun hurup Braille. Dina tés anu sanés aranjeunna ngagulung silinder dina sénsor dina arah anu béda-béda sareng tiasa akurat ngadeteksi arah gerak anu tepat. Ku kituna, alat ieu tiasa ningkatkeun pangenalan obyék sareng pamrosésan inpormasi taktil anu saé sapertos pangenalan tékstur, bacaan braille sareng ngabédakeun ujung objék.
Masa depan sistem saraf indrawi jieunan
Téknologi saraf jieunan ieu dina tahap awal pisan sareng henteu ngahontal tingkat pajeulitna anu diperyogikeun tapi parantos masihan harepan anu ageung pikeun nyiptakeun panutup kulit buatan. Éta jelas yén "panutup" sapertos kitu ogé bakal meryogikeun alat pikeun ngadeteksi panas, geter, tekanan sareng kakuatan sareng sensasi anu sanés. Aranjeunna kedah gaduh kamampuan anu hadé pikeun dipasang kana sirkuit anu fleksibel supados aranjeunna tiasa sacara efektif ngahubungkeun sareng otak. Pikeun meniru kulit urang, alat kedah gaduh langkung integrasi sareng fungsionalitas anu ngajantenkeun langkung stabil sareng dipercaya.
Téknologi saraf jieunan ieu tiasa janten mujijat pikeun prosthetics sareng mulangkeun sensasi dina amputasi. Alat prostétik parantos ningkat pisan salami sataun kalayan langkung seueur téknologi percetakan 3D anu sayogi sareng sistem robotika anu langkung responsif. Sanajan upgrades ieu, paling alat prosthetic sadia kiwari kudu dikawasa dina ragam kasar pisan sabab teu nyadiakeun panganteur satisfying alus kalawan otak alatan kurangna incorporation tina intricacies sistim saraf manusa vast. alat nu teu masihan eupan balik sahingga sabar ngarasa pisan sugema tur discards aranjeunna sooner atanapi engké. Téknologi saraf jieunan sapertos kitu nalika suksés dilebetkeun kana prosthetics bakal nganteurkeun inpormasi touch pikeun pangguna sareng bakal ngabantosan pasien kalayan pangalaman anu langkung saé. Alat ieu mangrupikeun léngkah anu ageung pikeun ngadamel jaringan saraf indrawi sapertos kulit pikeun sagala rupa aplikasi ku cara masihan kakuatan refleks sareng rasa rampa.
***
Sumber (s)
Yeongin K et al. 2018. Saraf aferen jieunan organik fléksibel anu diideuan ku bio. Élmu . https://doi.org/10.1126/science.aao0098
***
