Представьте себе бионическую руку, которая подключается непосредственно к нервной системе: мозг контролирует её движения, а владелец чувствует механической конечностью давление и тепло. Между прочим, нас предупреждают, что с развитием фотонных датчиков подобные фантазии вот-вот станут реальностью.

Существующие нейронные интерфейсы основаны на электронике и металлических компонентах, которые организм может отторгнуть. Поэтому Марк Кристенсен из Южного методистского университета в Далласе (США) и его коллеги создают датчики из оптических волокон и полимеров, кои в меньшей степени рискуют вызвать иммунный ответ, а также не подвержены коррозии.

Рис. 1. Всё будет ОК! (Фото DARPA / JHUAPL / HDT Engineering Services).

Сенсоры находятся на стадии прототипа, и пока они, увы, слишком большие, чтобы их можно было вживить в тело.

Датчики представляют собой полимерные шары. Каждая сфера снабжена оптическим волокном, которое испускает луч света. Он струится внутри датчика хитрым образом, который получил название «режим шепчущей галереи» (whispering gallery mode) в честь одноимённого помещения в лондонском соборе Святого Павла, где звук распространяется дальше, чем обычно, ибо отражается от вогнутой стены.

Идея устройства в следующем: электрическое поле, связанное с нервным импульсом, влияет на форму сферы, а та в свою очередь изменяет резонанс света на внутренней оболочке, то есть нерв фактически становится частью фотонной схемы. Изменение резонанса света, распространяющегося через оптическое волокно, даёт знак манипулятору, что мозг, к примеру, хочет пошевелить пальцем. Обратная связь возложена на инфракрасное излучение, действующее прямо на нерв. Свет направляется отражателем, расположенным на конце оптоволокна.

Гипотетически устройство будет полезно не только лишившимся конечностей, но и пациентам с поражениями спинного мозга: датчики и оптоволокно помогут обойти неработающий участок. Но прежде чем вживлять датчики, нужно узнать, где находятся необходимые нервные окончания: скажем, хирург предложит пациенту попытаться поднять отсутствующую руку.

Учёные планируют продемонстрировать работоспособный прототип на примере кошки или собаки в течение пары ближайших лет. Но сначала размер датчика придётся уменьшить с нескольких сотен до 50 мкм. Проект стоимостью $5,6 млн финансируется из средств Управления перспективных исследований (DARPA) Министерства обороны США.

По материалам: