Люди с поврежденными переферийными нервами часто теряют тактильные ощущения. Примерно 2,8% пациентов с травмами не могут ощущать предметы на ощупь. Распространенная практика лечения таких случаев – нервная аллотрансплантация, однако этот метод имеет свои ограничения.
Не пропустите Amazon планирует отслеживать сон пользователей с помощью радаров: для чего это компании
Дело в том, что провести такую операцию с успешным результатом можно только в первые два года после травмы. Еще и очень важна жизнеспособность органов-мишеней, и даже при соблюдении этих условий вероятность успеха невысока.
Доступные альтернативы
Одним из вариантов восстановления тактильных ощущений является разработка нейропротезов. Однако доступные технологии нейропротезирования имеют существенные недостатки, включая сложность использования и производства, а также необходимость во внешнем источнике питания.
Большинство экспериментальных интерфейсов, которые обеспечивают чувствительность руке-протезу, подключаются к периферийным нервам. В процессе тренировки их стимуляция приводит к формированию новых нейронных связей в мозге, которые переводят сигналы от датчиков протеза в тактильные ощущения.
Такие ощущения, как правило, далеки от натуральных и напоминают покалывание или пощипывание. Кроме того, подобные интерфейсы требуют целостности связи периферийных нервов с корой мозга.
Новый способ восстановления чувствительности конечностей
Команда исследователей из Тель-Авивского университета под руководством Ифтах Шломо для восстановления тактильных ощущений предложила использовать трибоэлектрические наногенераторы.
Разработанное собственноручно устройство исследователи назвали TENG-IT. Он состоит из двух слоев, нанесенных на тонкие слои золота, которые служат электродами. Полидиметилсилоксан выбрали в качестве отрицательно заряженного материала, а нейлон и ацетатбутират целлюлозы протестировали как положительно заряженный слой, поскольку они оба гибкие, биосовместимые и могут генерировать большой электрический потенциал.
Когда устройство имплантируется под кожу, оно преобразует давление в электрический потенциал, который через манжетные электроды передается соседним неповрежденным нервам, а они, в свою очередь, передают сигнал в мозг. Ученые проверили долговечность устройства, сделав больше полумиллиона нажатий и в смоделированных биологических условиях в течение 26 дней.
Интересно Китайцы показали прототип домашнего человекоподобного робота: на что он способен
Тестирование работы на крысах
Для проверки работы устройства датчик имплантировали крысам, у которых были повреждены нервы так, чтобы снизить чувствительность лап, но не мешать животным передвигаться. Чтобы устройство лучше подходило по форме крысиной лапы, ученые сделали его в виде треугольника с площадью 24 квадратных миллиметра.
Исследователи разделили девять самок крыс на три группы. Испытуемым из первой группы никаких процедур не проводили, крысам второй группы перерезали нерв, а животным, которые попали в третью группу, тоже перерезали нерв, но при этом в поврежденную конечность имплантировали устройство TENG-IT. После того, как крысы оправились от операции, ученые убедились, что животные не потеряли способность нормально передвигаться.
В результате оказалось, что крысы с поврежденным нервом, которым был имплантирован датчик, среагировали на значительно более мелкие раздражители по сравнению с крысами без датчика. Причем этот результат сравнили с результатами животных из контрольной группы.