Компьютерная модель, имитирующая нервную реакцию на прикосновение

Компьютерная модель, имитирующая нервную реакцию на прикосновение

Нейрофизиологи из Чикагского университета (the University of Chicago) разработали компьютерную модель, которая может имитировать реакцию нервов руки на любой образец сенсорной стимуляции кожи. Инструмент образует ответ более чем на 12 500 нервных волокон с точностью до миллисекунды, принимая во внимание механику кожи, когда она нажимает на предметы и перемещается по объектам.

Программное обеспечение позволит ученым увидеть, как реагируют целые популяции нервных волокон, когда мы взаимодействуем с объектами. Эта модель позволит ученым лучше понять, как нерв реагирует на прикосновение, и может использоваться для создания реалистичных ощущений в бионических руках.

«Почти все, что мы знаем о том, как нерв реагирует на стимуляцию кожи руки, встроено в эту модель», - сказал главный исследователь Слиман Бенсмайа (Sliman Bensmaia). «Наконец, вы можете увидеть, как все эти нервные волокна работают вместе, приводя к прикосновению».

Раньше исследователям приходилось проводить дорогостоящие и трудоемкие эксперименты с животными или людьми, чтобы увидеть, как нервная система реагирует на данный сенсорный стимул. Даже тогда они могли записывать только ответы одного нейрона за раз. Но ощущение прикосновения происходит от тысяч нервных волокон, реагирующих на прикосновение руки. Реакций отдельных нервных волокон недостаточно для передачи информации о стимулах самих по себе. Скорее, информация об объектах, которые мы понимаем, распределяется по большим группам чувствительных к касанию нервов, работающих вместе.

Например, когда вы держите мобильный телефон в руке, часть нервного ответа управляется рецепторами кожи, в которых края телефона зажимаются кончиками пальцев. Но реакция кожи также активирует многие другие рецепторы в процессе. Моделирование показывает, как взаимодействие с объектом создает эти уникальные, детализированные образцы нервной деятельности.

В дополнение к его влиянию на основное понимание того, как эти ощущения работают, модель также является основой для восстановления прикосновения в бионических руках у ампутированных пациентов. Чтобы достичь реалистичных ощущений прикосновения, нейронные инженеры пытаются воспроизвести естественные закономерности нервной деятельности, возникающие при манипулировании объектами. Компьютерная модель предоставляет инженерам нервный выход, генерируемый данным стимулом, который затем может быть воссоздан в протезе, электрически стимулируя нерв через интерфейс, имплантированный в организм.

Бенсмайа и его команда подтвердили вывод модели против данных из самых разных экспериментов, проведенных другими исследовательскими группами, и показали, что они соответствуют их результатам с точностью до миллисекунды. Программное обеспечение будет доступно как бесплатная загрузка, поэтому другие инженеры могут начать использовать его в своей собственной работе.

«Использование модели для воспроизведения биологической системы является очень сложной задачей, и мы очень долго работаем над этим симуляцией, но конечный продукт, я думаю, стоит того», - сказал Бенсмайя. 

Вы можете оценить статью: 0


Источник
Автор:
Категория: Новость
Специальности: Неврология, Общая врачебная практика (семейная медицина), Психиатрия, Травматология и ортопедия, Хирургия, Нейрохирургия, Пластическая хирургия
Рейтинг: 2670


Для доступа к комментариям, пожалуйста, авторизуйтесь или зарегистрируйтесь