XCOD.INFO

Посылающее электрические сигналы устройство было имплантировано в одну из оболочек спинного мозга пациента, который был парализован ниже груди. После тренировок он смог сделать первые шаги!

Автокатастрофа 2006 года лишила 20-летнего Роба Саммерса возможности передвигаться самостоятельно. Как утверждали в то время врачи — навсегда. Однако последние достижения в электростимуляции нервов спинного мозга позволили значительно смягчить этот «приговор».

Поскольку интенсивная восстановительная терапия не давала результатов, в декабре 2009-го парализованному был вживлён имплантат с 16 электродами, которые имитировали команды головного мозга, связанные с двигательной активностью. Устройство поместили в твёрдую мозговую оболочку в нижней части позвоночника (между поясничным и крестцовым отделами). Ранее подобные приборы использовались для подавления болевых сигналов.

Профессор Центра изучения спинного мозга Кентукки при Луисвиллском университете Сьюзан Харкема и её коллеги из других исследовательских учреждений США, России и Италии провели с г-ном Саммерсом 29 сеансов, тестируя различные комбинации электрических импульсов. Итогом стала способность пациента стоять до 25 минут, двигать ногами и делать шаги. Кроме того, к нему частично вернулись половая и мочеиспускательная функции.

Специалисты признают, что микрочип не является панацеей. К тому же на данном этапе его можно использовать лишь несколько часов в сутки. Тем не менее технология может поднять из инвалидной коляски ещё пятерых участников клинических испытаний, а в перспективе — 10–15% людей, страдающих от паралича конечностей.

Результаты работы опубликованы в журнале The Lancet.

Роб Саммерс (фото Ассошиэйтед Пресс).

Поиграть в Angry Birds одними нейронами пока, увы, не получится, а вот набрать телефонный номер — вполне.

Лишних движений теперь не нужно. (Фото B. Pepone / Corbis.)

Сие любопытное устройство разработано группой специалистов из Центра вычислительной нейробиологии имени Шварца при Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD) под руководством Цзю-Пин Цзюна. Как и все подобные системы, оно основано на электроэнцефалографии (ЭЭГ). Лёгкие портативные приборы такого рода позволяют перемещать виртуальные объекты и даже управлять автомобилем.

В данном случае на голову пользователя крепится повязка с электродами и модулем Bluetooth, который передаёт сигнал на смартфон Nokia N73, «усиленный» приложением, которое распознаёт мозговую активность.

Для работы необходимо предварительное обучение. Пользователю показывают мигающие с разной скоростью цифры от 0 до 9. Каждой — присваивается определённая частота с небольшим шагом: например, единице — 9 Гц, двойке — 9,25 Гц и т. д. Впечатления от просмотра фиксируются в затылочной части мозга, и впоследствии система может распознавать, на какую именно цифру смотрит человек.

В ходе испытаний десяти подопытным требовалось набрать 10-значный номер усилием мысли, и семеро сумели справиться с заданием. Эффективность зависит от конкретного человека, говорит г-н Цзюн. Сам он добился лишь 85-процентного результата.

Очевидно, что разработка станет хорошим подспорьем для полностью парализованных. Исследователи полагают, что можно пойти ещё дальше: создать устройство для более широкого применения — эдакий hands-free-девайс, не требующий ни рук, ни голоса.

Результаты изысканий калифорнийцев опубликованы в издании Journal of Neural Engineering.

Подготовлено по материалам Technology Review.

Устройства, использующие проводящие свойства крови, являются очередным шагом к созданию кибернетических организмов.

В 1971 году Леон Чуа высказал идею мемристора. Этот пассивный микроэлектронный элемент способен проводить ток с разным сопротивлением — в зависимости от силы тока и напряжения, которые применялись ранее. Иными словами, он может «запоминать» предыдущие воздействия тока.

Система из 17 мемристоров в исполнении HP. (Иллюстрация R. Stanley Williams / HP Labs .)

Система долгое время считалась теоретической моделью. Однако в 2008 году компания Hewlett-Packard представила опытный образец на основе двуокиси титана. Благодаря своим уникальным свойствам мемристоры рассматриваются в качестве гипотетической замены флеш-памяти и других запоминающих устройств, а также транзисторов.

Группа индийских исследователей сконструировала подобный механизм, использовав пробирку, в которую были помещены 10 мл крови, имеющие температуру 37 ˚С, и два электрода. Измерительная аппаратура показала, что эффект «запоминания» был достигнут, и длился он не менее пяти минут. Причём действовал он не только для самой крови, но и для ёмкости, в которой она содержалась.

Следующим шагом является миниатюризация полученного приспособления и его объединение с прочей элементной базой для осуществления логических операций. В дальнейшем такие системы можно будет безопасно внедрять в организм человека, наделяя его функциями киборга, считают индийские изобретатели.

Результаты работы опубликованы в издании International Journal of Medical Engineering and Informatics.

Подготовлено по материалам PhysOrg.

Устройство, помогающее парализованному человеку управлять внешними предметами, успешно работает более пяти лет.

Маленький помощник мозга. Как выяснилось, некоторые электроды со временем «износились», но в целом чип показал себя просто прекрасно. (Фото BrainGate Collaboration.)

В 2005 году группа исследователей из Брауновского университета совместно с врачами из Провиденса и Бостона (все — США) провела имплантацию микрочипа в двигательную зону головного мозга пациентки, перенёсшей инсульт. Женщина, проходящая в исследованиях под псевдонимом S3, страдала тетраплегией (параличом всех четырёх конечностей). Кроме того, она утратила возможность говорить.

Чип BrainGate размером 4×4 мм, состоящий из 100 миниатюрных электродов, позволил регистрировать мозговые сигналы и преобразовывать их в движения объектов на компьютерном экране (например, курсора). Так у парализованного человека появилась возможность наладить коммуникацию с окружающим миром и управлять электронными приспособлениями — искусственной конечностью или продвинутым инвалидным креслом.

В 2008 году, спустя 1 000 дней после операции, исследователи проверили чип, иплантированный S3. Учёные попросили женщину выполнить серию несложных заданий по перемещению экранного курсора и нажатию на различные пиктограммы, и она успешно справилась в 91% случаев. Правда, специалисты отметили тогда, что часть электродов перестала участвовать в записи сигналов.

Результаты исследования были обработаны к середине прошлого года и опубликованы в последнем номере издания Journal of Neural Engineering.

Что касается BrainGate, он работает до сих пор, что является отличным доказательством надёжности механизма. На его основе будут созданы более совершенные чипы, которые позволят парализованным людям работать на компьютере с той же скоростью, что и мы с вами, читатель.

Подготовлено по материалам Брауновского университета.

Система Argus II, разработанная в США, разрешена к поставкам в большинство европейских стран.

Argus II хоть частично, но всё-таки возвращает зрение. (Фото AP / Martin Cleaver.)

Система протезирования сетчатки (внутренней оболочки глаза, отвечающей за восприятие и первичную обработку того, что мы видим) Argus II сконструирована в США и успешно испытана на 30 слепых пациентах в разных странах мира. Авторство изобретения принадлежит компании Second Sight.

Она состоит из очков, в которые встроена мини-камера, носимого на поясе устройства, заключающего в себе видеопроцессор, микропроцессор и комплект батарей, миниатюрного приёмника, имплантированного в конъюнктиву (тонкую слизистую оболочку глаза) и крошечной электродной матрицы на сетчатке.

Камера передаёт изображение на видеопроцессор, который обрабатывает его и конвертирует в электронный сигнал, улавливаемый приёмником на конъюнктиве. Последний распространяет сигнал по электродам, которые, в свою очередь, стимулируют клетки, ведущие к зрительному нерву. После этого мозг создаёт изображения из светлых и тёмных точек — пациентов учат интерпретировать их и соотносить с реальным миром.

Argus II будет изначально продаваться в четырёх офтальмологических клиниках в Париже, Женеве, Манчестере и Лондоне и стоить около $100 тыс. Ожидается, что в этом году протез сетчатки одобрит также Управление по контролю качества продуктов и лекарств США.

Активно разрабатываются и аналоги Argus II: один из самых перспективных образцов тестируется германской компанией Retina Implant. В работе, проведённой в 2010 году под руководством её основателя и главы Института офтальмологических исследований при Тюбингенском университете Эберхарда Цреннера, участвовало трое слепых пациентов, которым вживили протез сетчатки.

Все подопытные смогли разглядеть яркие объекты на тёмном столе, а один даже правильно распознал геометрические фигуры, различные виды фруктов и столовые приборы.

Подготовлено по материалам Scientific American

Израильские ученые говорят о разработке нового наноматериала, способного придать новый импульс развитию индустрии производства солнечных батарей. Благодаря созданному учеными материалу, размещать солнечные панели можно практически на любой светлой поверхности, в частности на окнах.

Профессор Университета Тель-Авива Эхуд Газит говорит, что разработка его группы имеет два основных преимущества: во-первых, она достаточно тонкая и дешевая, что позволяет буквально наклеивать солнечные панели на окна и стены домов, во-вторых благодаря особой наноструктуре панелей, они обладают пыле- и водоотталкивающими свойствами.

Обращают внимание исследователи на молекулярную структуру разработки: если ранее панели использовали кремниевую основу, то здесь предложена специальная пептидная основа, позволяющая лучше поглощать свет и контролировать положения атомов и молекул панели. Исследователи рассказывают, что изначально их солнечные панели имеют органическую основу и могут применяться не только в домах, но и в автомобилях и на производстве.

“При использовании разнообразных пептидов, достигается сравнительная дешевизна производства. Для производства новых панелей нами были созданы самоорганизующиеся нанотрубки, которые собираются в вакууме при воздействии высоких температур. Эти нанотрубки могут быть устойчивы к воде и выдерживать высокие температуры”, – говорит Газит.

По словам ученых, на сегодня их разработка представляет собой не законченную конструкцию, а скорее технологию, которую можно подстроить под ту или иную сферу. Сейчас ученые заняты поиском инвесторов, готовых вложиться в создание массовых солнечных панелей на базе новой технологии. По прогнозам исследователей, первые образцы новых панелей могут появиться на рынке к 2012-2013 году.

Интересно отметить, что изначально израильские ученые работали по контракту с фармацевтической компанией Мерк, создавая новую технологию коротких пептидов, на базе которых планировалось создать новое поколение лекарственных препаратов против болезни Альцгеймера.

Искусственная кожа, созданная на основе акульих хрящей, бычьего коллагена и донорских клеток (фото Corbis).

Технология струйной печати вдохновляет учёных на создание искусственных органов и тканей.

Сотрудники Корнеллского университета (США) во главе с Ходом Липсоном продемонстрировали вчера на конференции в Вашингтоне трёхмерный биопринтер. Гаджет содержит донорские клетки, биологически безопасный гель и ряд других материалов для создания искусственных хрящей. На глазах зрителей принтер напечатал… ухо.

По словам г-на Липсона, технология и впрямь мало чем отличается от струйной печати: слой за слоем создаётся реальный физический объект, который можно подержать в руках уже через пару часов. «Только представьте, если бы вы могли взять донорские клетки, вырастить их, поместить в чернила и воссоздать абсолютно живой имплантат, который не будет отторгнут, — говорит учёный. — Вот куда мы идем. Интересно, как далеко мы сможем зайти».

Эксперименты на животных дали многообещающие результаты. Особенно радуют успехи в печати хряща. Учёные сделали его конструкцию достаточно простой и жёсткой, чтобы он мог выдержать все перипетии процесса. «Существуют очень серьёзные ограничения, — признаётся тем не менее г-н Липсон. — В данный момент у нас мало клеток, которые можно печатать».

Между тем Джеймс Ю из Университета Уэйк-Форест (США) сообщает об успехах ещё одного подхода: его команда пользуется сканером, который определяет глубину и степень повреждений кожи, информируя биопринтер о том, сколько слоёв клеток следует изготовить. Представьте себе, к примеру, портативный биопринтер, которым оснащён военный медик: устройство сканирует рану прямо на поле боя, берёт несколько клеток на анализ и затем печатает кусок кожи, совместимой с организмом солдата.

Оба исследования находятся на ранних стадиях. Главная проблема — как связать новые слои ткани с уже существующими, в частности с кровеносной системой.

Подготовлено по материалам Франс Пресс

К тому моменту, когда роботы захватят Землю, они, скорее всего, будут носить сверхумную кожу, разработанную Стэнфордским университетом (США): на солнечных батареях, сверхчувствительная, способная распознавать химические соединения — по сравнению с ней ваша оболочка будет выглядеть жалко.

Это для вас, мой господин!

За всем этим стоит учёный по имени Чжэнань Бао. Его последнее изобретение — растягивающийся солнечный элемент, способный расширяться и сокращаться по двум осям. Конечно, новинка пригодится не только роботам, но и людям — в качестве искусственной кожи и материала для одежды.

Ранее специалист разработал очень гибкий и прочный материал, который является частью гибкого органикохимического транзистора, построенного на тонком слое полимера. Когда кожа подвергается давлению, ток, протекающий через транзисторы, меняется, ибо при сжатии полимера формируются крошечные пирамиды. В результате мы имеем сверхчувствительный датчик, способный, по-видимому, обнаружить даже давление, производимое комнатной мухой. Видоизменив транзистор с помошью биологического покрытия, г-ну Бао удалось научить его определять наличие определённых химических веществ и биологических молекул.

На этот раз учёный добавил в «сверхкожу» гофрированный микрослой органических солнечных элементов, способных растягиваться до 30% за пределами своей первоначальной длины. Они могут собирать достаточно солнечной энергии для работы своих сенсоров даже тогда, когда кожа искажается, скажем, на локтях. Гибкие солнечные батареи подключены в цепь через жидкометаллические электроды, форма которых в любой конкретный момент соответствуют форме солнечных элементов.

Представьте себе протезы, которые будут обладать чувствительностью настоящей кожи и в то же время способностью обеспечивать свою подвижность с помощью солнечной энергии… Представьте себе военную форму, служащую одновременно набором биодатчиков… Представьте себе…

До сих пор Международную космическую станцию населяли лишь люди. Теперь их быт и труд украсит человекоподобный андроид. Впервые в истории космонавтики.

Пионер «робонавтики» к полёту готов! (Фото NASA / JSC.)

Космический центр им. Линдона Джонсона при поддержке Управления перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) начал работу над проектом Robonaut в 1997 году. Позже к работе подключились инженеры General Motors. Продолжительные исследования и испытания привели к появлению в прошлом феврале модели Robonaut 2.

Устройство не имеет ног, но его торс, голова и руки очень похожи на человеческие — как внешне, так и размерами. В голове, которая способна вращаться в любом направлении, помещаются четыре видеокамеры (две рабочие и две вспомогательные), а также инфракрасная камера.

Руки длиной 0,8 м каждая имеют 7 степеней свободы, а кисти — 12. В их конструкции реализован уникальный механизм контроля силы сжатия, действующий через суставы, а не искусственные сухожилия, как в других роботах. Механическая ладонь регулируется напрямую, без дополнительных «посредников», а значит, без задержки.

Robonaut 2 питается от батарей, расположенных в его рюкзачке, однако их количество и мощность не уточняются. Управлять полуавтономным андроидом можно как с самой МКС, так и с Земли. Он оборудован 38 процессорами и более чем 350 датчиками. Общий вес робота-астронавта составляет 150 кг.

Для того чтобы подготовить Robonaut 2 к пребыванию на станции, его корпус из алюминия, стали и пластика покрыли негорючей «кожей». Кроме того, внешняя оболочка минимизирует электромагнитное излучение.

Запуск шаттла, на котором робот отправится к месту службы, должен состояться сегодня, 24 февраля, в 16:50 по североамериканскому восточному времени (00:50 по Москве). В космосе робонавта оснастят ногами или четырёхколёсным шасси, а использовать его будут для «вспомогательных работ». Ну а дальнейшая судьба у робота просто сказочная: предположительно, его применят в «Проекте М» — первой высадке робота-гуманоида на лунную поверхность, которая должна состояться в середине 2013 года.

Промо-ролик НАСА:

Рассказ о Robonaut 2:

Подготовлено по материалам IEEE Spectrum.

Недавние эксперименты с устройствами виртуальной реальности доказали, что человек может ощущать свой «аватар» так же хорошо, как и собственное тело. Даже если этот «аватар» имеет противоположный пол.

Виртуальное тело главного героя одной 3D-картины. (Фото WETA / IMDB.)

Опыт, проведённый под руководством невролога Олафа Бланке из Центра изучения мозга Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария), продолжает его же исследования четырёхлетней давности. Прежние работы были направлены на изучение того, как наш мозг использует информацию от органов чувств для определения положения тела в пространстве.

Тогда, в 2007 году, добровольцам надели окуляры с видеоэкранами, на которые подавалось изображение с двух камер, снимающих то, что происходит за спиной подопытного, и создающих иллюзию трёхмерности. В зону видимости камер попадал пластиковый прутик, и одновременно к участникам эксперимента прикасались в области груди.

Подопытные сообщали, что испытывают иллюзию нахождения вне собственного тела и наблюдают «глазами» камер, как что-то происходит с телом чужого человека. Исследователи сделали вывод о том, что подобные ощущения, которые мы можем переживать, к примеру, в состоянии клинической смерти или наркотического опьянения, связаны с путаной сенсорной информацией, поступающей в мозг.

В ходе теперешнего эксперимента добровольцы находились в виртуальной реальности, а специалисты прикасались к их телам и имитировали прикосновения к их «аватарам» — иногда одновременно, иногда нет. При этом пол виртуальных персонажей, которыми управляли подопытные, не всегда совпадал с реальным.

Выяснилось, что разрозненные зрительные и тактильные данные приводят к восприятию виртуального тела как своего собственного. Электроды, подключенные к голове каждого подопытного, зарегистрировали нарушение работы мозга в височно-теменных и фронтальных областях, которые отвечают за объединение информации, поступающей через зрение и осязание, в единое восприятие.

Таким образом, обмануть мозг оказалось довольно несложно, что может пригодиться создателям игр, основанных на виртуальной реальности.

Результаты работы представлены на конференции Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS), которая проходит в Вашингтоне.