Москва, Павелецкая наб., 2с3 +7 (499) 550-10-36

Создана технология для реабилитации людей с травмой позвоночника

В России разработана схема устройства, способного помочь людям с повреждением спинного мозга. Учёные из Курчатовского института уверены, что их разработка позволит заново научиться ходить.

В основе устройства – мемристоры (memory + resistor) – микроэлектронные компоненты, способные «запоминать» предыдущие воздействия. Сопротивление таких микроэлектронных устройств зависит от величины прошедшего через них заряда.

Имплант возьмет на себя функции соединения между поврежденными нейронными структурами, генерирующими последовательность импульсов для каждого шага.

Координация ног при ходьбе – очень сложный процесс. Необходимо согласованно напрягать и расслаблять мускулы, учитывая при этом данные с сенсоров кожи стоп, сигнализирующих об устойчивом положении ноги на полу или грунте.

Управление ходьбой, большей частью, лежит на «ансамблях» нейронов, расположенных в спинном мозге – в так называемом центральном генераторе упорядоченной активности (ЦГУА). В ответ на приказ мозга начать движение – он формирует последовательности импульсов, которые в свою очередь являются командой для мышц.

Если же работа нейронов нарушена в результате травмы, то вполне здоровые мышцы окажутся парализованы.

Технология, предложенная учёными из Курчатовского института, способна создать необходимую цепочку двигательных сигналов и заменить собой повреждённый фрагмент спинного мозга.

Учёные смогли добиться, чтобы в ответ на внешний сигнал, устройство, как и биологический аналог, выдавало ритмичную последовательность импульсов, в соответствии с биологическим паттерном ходьбы. Для успешной работы устройство необходимо настроить так, как действовал бы реальный спинной мозг.

Как известно, нервная система подстраивается под меняющиеся условия, при необходимости усиливая связь между нейронами, либо ослабляя эти связи.

«Одним из важнейших компонентов в нашей схеме является мемристор, так как его сопротивление можно изменять, формируя тем самым последовательность сигналов с определенным паттерном. В ходе моделирования мы выяснили, что если сопротивление мемристора слишком высокое, то при воздействии входного сигнала мембранный потенциал искусственного «нейрона» изменится незначительно, и «нейрон» не сформирует выходной сигнал», – поясняет Алина Сулейманова, научный сотрудник компании B-Rain Labs.

Мермистор необходимо «обучить», то есть уменьшить его сопротивление. Однако нельзя сделать сопротивление слишком низким, иначе последовательность выходных сигналов будет формироваться хаотично. Учёные определили чёткий диапазон значений сопротивления мемристора, при котором генерируется последовательность сигналов, похожая на биологический паттерн ходьбы.

В качестве проводящего материала за основу взято органическое соединение BTBT (бензотиено[3,2-b][1]-бензотиофен), тонкая пленка которого выступит в роли активного слоя мемристора.

«Материал был выбран не случайно. Во-первых, BTBT показывает скорость изменения сопротивления, сопоставимую с реальными биологическими нейронами. Во-вторых, в основе пленки – малая молекула, что позволяет гибко настраивать свойства устройств за счет химического изменения этих молекул и управления структурой пленки. Наконец, обладая всеми преимуществами органического материала, соединение в то же время показывает хорошую проводимость», – комментирует Никита Прудников, лаборант-исследователь группы нейроморфных систем лаборатории технологий искусственного интеллекта НИЦ Курчатовский институт.

Следующий этап разработки предусматривает создание уже реального прототипа и его дальнейшее тестирование с мемристивными приборами.

По материалам Naked Science.

 

Последние новости

07.06.24

Для тех, кто дарит добро и заботу: «Академия доступной…

8 июня в России традиционно отмечается профессиональный праздник всех работников сферы социальной защиты населения. Так повелось с…

07.06.24

Надежде быть! Девятый форум «Надежда на технологии»…

Крупнейшее мероприятие в сфере реабилитационной индустрии состоится уже в конце месяца. 24 – 25 июня в московском кластере «Ломоносов»…

05.06.24

«Город возможностей»: в Москве пройдёт инклюзивный…

7-8 июня в столичном дворце пионеров на Воробьёвых горах представители социального бизнеса, благотворительных фондов и реабилитационных…

05.06.24

Страховка и налоговые льготы: что положено участникам…

Участники СВО, заболевшие или получившие травму, будут получать пособие по временной нетрудоспособности в течение трех месяцев после…

04.06.24

В Геленджике завершился форум ВОС для молодёжи с инвалидностью…

Более ста инвалидов по зрению стали участниками Всероссийского молодёжного образовательного реабилитационного форума Всероссийского…

03.06.24

Власти хотят втрое увеличить штрафы за невыполнение…

Штрафы для работодателей, которые не выделяют рабочие места для инвалидов, могут увеличить в три раза. Соответствующий законопроект…

02.06.24

Победителем конкурса предпринимателей с инвалидностью…

В Москве подвели итоги Российского слета предпринимателей и самозанятых с инвалидностью «Инвастартап-2024», который проходил с 27 по…

31.05.24

Золотой Пантикапейский статер – «бриллиантовая» находка…

Самые дорогие монеты в истории чеканились в античном Пантикапее – древнегреческом городе, который находился на территории современной…

30.05.24

Столичные музеи приглашают на инклюзивные занятия слабослышащих…

Сотрудники крупнейших московских музеев проведут серию образовательно-просветительских мероприятий на русском жестовом языке – специально…

Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.