Пентагон приобрел в собственность проект управляемого головным мозгом протеза. Традиционная искусственная конечность сделана на основе металлического импланта, который несовместим с человеческими тканями. Он способен передавать несколько сигналов за раз, медленно выполняя отдельные простейшие движения в сложном комплексе.

В настоящее время финансируемые компанией DARPA исследования лазерных лучей позволят воспроизвести человекоподобные протезы.

Эксперты из Южного методистского университета развивают направление в разработке оптического волокна и надеются создать протез, который будет совершать плавные, точные и быстрые движения.

Директор программы доктор Марк Христенсен заявил: «Наша команда уже соблазнительно близка к воплощению идеи. Мы не видим никаких проблем в реализации».

В 2005 году, с началом работы, исследователи из Вандербилта смогли воспроизвести движение нервного импульса от нерва с помощью ИК-излучения. Находка подтвердила жизнеспособность проектов, основанных на идеи питаемых лазером протезов. За последний год DARPA вложила 5,6 млн.$ в создание Исследовательского Центра Неофотоники на основе Южного методистского университета для развития направления ИК лучами протезов.

Оптиковолоконное протезирование, вероятно, будет заключаться в наложении манжеты с введенными оптическими кабелями, которые соединяются одним концом к протезу, а другим — к нервам. Для завершения проекта потребуется около десяти лет. Исследователи усматривают основную сложность в создании датчиков, которые будут чрезвычайно близко подходить к нервам и каждый из них будет чувствителен к потенциалу действия одиночного волокна.

Разработка датчика ведется лабораторией микросенсоров Южного методистского университета. В настоящее время уже создан прототип нового датчика, который представляет собой мягкую сферу, диаметром несколько микрон. Сотни подобных сфер будут встраиваться в оптическое волокно и фиксироваться в желеобразной массе. Уникальная композиция позволит совместить протез с человеческими тканями, тогда как металлические импланты являются обособленными, изнашиваются и могут повредить. Одно оптическое волокно способно одновременно передавать тысячи сигналов и даже стимулировать единичный нейрон. Таким образом, по сравнению с системой электродов, пучок волокон может передавать информацию большего объема с более высокой скоростью, делая движения плавными и точными.

На иллюстрации план оптиволоконного протеза. Датчики WGM (whispering gallery mode — режим шепчущей галереи).

Традиционные электродные системы не способны передать сигнал так быстро, как быстро головной мозг подумал о действии, что делает металлический протез крайне медлительным. В перспективном протезе прикосновение в какому-либо грузу приведет к возникновению эфферентных ИК-лучей, которые поступят по оптическому волокну к сотни микродатчиков. Последние стимулируют сенсорные нервы, что вызовет ощущение прикосновения. Затем головной мозг передаст информацию в моторные нервы, и афферентация поступит в соответствующим микродатчикам. Сложная модель движений будет регулироваться изменением траектории движения ИК-лучей по оптическому волокну, и, следовательно, активацией соответствующих микродатчиков, передающих сигнал на протез.
——
www.wired.com/dangerroom/2011/11/fiber-optic-prosthetics/#more-61885