четверг, 9 февраля 2012 г.

Нейрозонд контролирует моль-киборга в полёте

Нейрозонд контролирует моль-киборга в полётеСекретные агенты хотят командовать армией киборгов-насекомых для слежки за вражескими шпионами. А биологи мечтают влезть в нервную систему насекомых, чтобы понять, как же они летают. Специальный датчик, имплантированный в моль, может удовлетворить интересы обеих заинтересованных групп.

Управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) ведёт работы по программе создания насекомо-машинного интерфейса уже много лет. Но всё это время электроды, предназначенные для воздействия на «мозг» и мышечные клетки этих существ, не обеспечивали точного управления. Исследовательская группа из Массачусетского технологического института, возглавляемая Джоэлем Волдманом, разработала уникальный гибкий нейрозонд, прикрепляемый непосредственно к брюшной нервной цепи насекомых (БНЦ), по выполняемым функциям примерно соответствующей спинному мозгу млекопитающих.

Что было камнем преткновения раньше? Сопротивление электродов и нервной ткани насекомых не совпадало, так как они выполнены из материалов с абсолютно несовместимыми электротехническими характеристиками. Новый зонд изготовлен из полимидногополимера, заключённого в «рубашку» из золотых и углеродных нанотрубок, полное сопротивление которых значительно ближе к показателям нервной ткани. Один конец зонда представляет собой кольцо, крепящееся к БНЦ. От кольца отходят пять электродов, каждый из которых стимулирует определённый нервный узел БНЦ.

К зонду присоединён беспроводной стимулятор, со встроенными радиоприёмником, аккумулятором и микрогенератором электрических импульсов; общий вес устройства — менее полуграмма. Для отработки зонда его имплантировали особи табачного бражника (Manduca sexta) с размахом крыльев около 10 см.

В ходе тестов выяснилось, что при варьировании силы тока от 1 до 10 микроампер менялось и вызываемое мышечное усилие, и даже угол его приложения. При подаче определённого импульса бабочка летит вправо, противоположного — влево. См. видео!

«Это большой шаг вперёд», — говорит нейроэнтомолог Рой Ритцман из Западного резервного университета Кейза (Кливленд, Огайо, США). При этом малая интенсивность искусственного управляющего импульса позволяет надеяться на возможность замера при помощи того же зонда нервных импульсов самогó насекомого, что позволит лучше понять его нервную деятельность. DARPA же, разумеется, видит всё это под другим углом; цель агентства — создание управляемых насекомых, несущих микрокамеру и звукопередающее устройство, иначе говоря, насекомых-шпионов.

Сейчас команда г-на Волдмана обсуждает с нейробиологами возможность установки своего зонда на человека. «Выходит, что у нас есть цилиндрические нервы сходного размера», — замечает учёный. По его мысли, электроды, стимулирующие нервные узлы, способны помочь в восстановлении подвижности людей, перенёсших удар и последующий паралич.

Так станут ли насекомые-киборги реальностью? «Да, сделан серьёзный шаг, но впереди не менее значительная работа, — отвечает Рой Ритцман. — Чтобы создать киборга, нужно понять, где вырабатываются поведенческие команды, и очень часто этим местом оказывается мозг. А мы только в начале процесса осознания его внутренних взаимосвязей».

Кроме того, настоящим киборгам потребуется встроенный источник энергии, ведь аккумулятор не сможет долго питать нейрозонд.

Кстати, Дэниэл Шерсон из того же вуза вместе с коллегами создал топливный элемент, который получает электричество из химической энергии насекомого. Его анод покрыт двумя энзимами, один из которых превращает трегалозу в «крови» насекомого в глюкозу, а второй окисляет глюкозу, «добывая» при этом электроны. Элемент, имплантированный в самку таракана, позволил получить около 55 микроватт на кв. см поверхности.

Подготовлено по материалам NewScientist.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Вскрытие озера Восток: подробности и комментарии
Через несколько дней после того как об этом узнал и заговорил весь мир, пресс-служба ФГБУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» изволила опубликовать официальное заявление начальника Российской антарктической экспедиции Валерия Лукина с подтверждением факта вскрытия подледникового озера Восток. Приводим победную реляцию полностью (за вычетом ненаучных подробностей). ...
  (читать дальше)

Британские ученые выяснили, что овощи могут "общаться" между собой
Ученые из Британии выяснили, что овощи умеют "разговаривать" между собой, сообщает сайт РИА Новости на английском языке. Сотрудники университета города Эксетер провели эксперимент на капусте. Биологи надрезали у растущего на грядке овоща лист, в результате чего он выпустил газ, предупреждающий соседние неповрежденные ростки об опасности. Те, в свою очередь, запустили внутренние механизмы защиты: ...
  (читать дальше)

Октагональные поры цеолита остановят изменения климата
Фильтрация промышленных выбросов с целью захвата диоксида углерода — необходимая, но и крайне недешёвая процедура. Совместное исследование, проведённое научными группами из Национального института стандартов и технологий и Университета штата Мэриленд (оба — США), позволило по-новому взглянуть на способность материала, известного как цеолит, захватывать и удерживать углекислый газ. Цеолиты — высо...
  (читать дальше)

Гибридные солнечные батареи показывают запредельную эффективность
Разработанные в Кембриджском университете (Великобритания) новые фотоэлектрические ячейки способны поднять квантовую эффективность солнечных батарей на совершенно новый уровень. Как утверждают учёные из группы сэра Ричарда Френда и Нила Гринхама, внутренняя квантовая эффективность их гибридных батарей достигает немыслимой величины в 50%. Если вы ещё не прониклись величием момента («А где же друг...
  (читать дальше)

Pentax представляет всепогодные фотокамеры Optio WG-2
Компания Pentax анонсировала сегодня компактный фотоаппарат Optio WG-2 повышенной прочности, предназначенный для спортсменов и любителей активного отдыха. Производитель заявляет, что новинка не боится падений с высоты до полутора метров и может работать под водой на глубине до 12 метров. Осуществлять съёмку можно при температуре до минус 10 градусов Цельсия. Фотоаппарат наделён 1/2,3-дюймовой ...
  (читать дальше)

Озеро Восток могут населять любящие кислород "инопланетяне"
В толще воды антарктического подледного озера Восток могут обитать только абсолютно новые, не известные современной науке живые организмы, которые способны существовать при сверхвысокой концентрации кислорода в воде, сказал РИА Новости Сергей Булат, заведующий группой криоастробиологии Лаборатории генетики эукариот Петербургского Института ядерной физики (ПИЯФ). "Науке неизвестна группа "кислоро...
  (читать дальше)

Ответственность за интернет-пиратсво в России хотят возложить на провайдеров и сайты
«Портал российского частного права» обнародовал проект федерального закона «О внесении изменений в части первую, вторую, третью и четвертую Гражданского кодекса Российской Федерации, а также в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Документ, подготовленный рабочей группой во главе с министром юстиции Александром Коноваловым, в числе прочего предусматривает введение новых норм регу...
  (читать дальше)

У филиппинского долгопята открылись способности к ультразвуковому общению
Филиппинский долгопят пополнил собой список млекопитающих, которые общаются ультразвуком. Более того, это единственный среди приматов, могущий использовать ультразвук в чистом виде; остальные разбавляют ультразвуковыми волнами «обычные» звуковые сигналы, которые может различить человеческое ухо. Зоологи из Университета им. Гумбольдта (Калифорния, США) обратили внимание на то, что долгопяты часто...
  (читать дальше)

Северная Америка и Азия станут единым целым через 500 млн лет - ученые
Американские геологи предложили новую модель слияния Северной Америки и Азии в единый суперконтинент Амазия в отдаленном будущем - по расчетам исследователей, части света станут единым целым в районе Северного полюса Земли примерно через полмиллиарда лет, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. В истории нашей планеты уже существовало два суперконтинента - Пангея и Родиния. Первый е...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)