Техника - молодёжи 1996-01, страница 7

формации. у\ лишь недавно выяснилось, что ее просто не полностью использовали! В новую систему управления моторами добавили датчики, фиксирующие не только силу сокращения мышц культи, как до сих пор, но также его амплитуду и скорость. Данные поступают сразу на несколько микропроцессоров, формирующих в итоге так называемые пропорциональные команды. .И теперь искусственная рука американской компании Utah даже сама раскачивается при ходьбе, не требуя вмешательства владельца. Подобный принцип оптимальной обработки уже реализован и в других протезах (кисти, голени и т.д.).

Итак, миоэлектрическая технология, на новой электронной основе, далеко еще не исчерпала своих возможностей. А там, глядишь, удастся прочесть и нервные сиг-

СЛЫШАТЬ

Электроника давно помогает и при расстройствах слуха. Но дальше пойдет речь вовсе не об обычных слуховых аппаратах, а о первом в мире протезе с прямым контактом между электронной схемой и нервной системой человека — искусственной улитке.

Расположенный, как известно, во внутреннем ухе, этот спиральный резонатор, заполненный жидкостью, разлагает при-

глухота. Но "слуховые" клетки (и нерв) при этом в 95% случаев остаются целыми. Значит, если удастся подвести к ним нужные импульсы, слух можно вернуть. Такие импульсы и создает искусственная улитка (3).

В ее наружном блоке размером с пачку сигарет размещены: микрофон, преобразующий звук в электрический сигнал, спе-ктроанализатор, разлагающий сложный сигнал на частотные составляющие, и радиопередатчик, излучающий их в область внутреннего уха вместе с необходимой энергией питания. Имплантированный приемник превращает эти колебания в электроимпульсы, понятные нервным клеткам. Импульсы подводятся к ним напрямую, через микроэлектроды, каждый из которых отвечает за свою область час-

По техническим причинам число электродов пока невелико (сейчас — до 22, то есть один на 1,5 тыс. нервных клеток), так что звуковой спектр воспроизводится довольно грубо. Но это лишь вопрос времени. Сама же имплантация цепочки электродов — операция ныне почти рутинная. Ее уже научились проводить даже без вскрытия внутреннего уха.

ВИДЕТЬ

Сетчатка нашего глаза, как известно, состоит из пяти слоев нервных клеток: снача

шедший с барабанной перепонки звук на отдельные частоты. Находящиеся тут же нервные клетки (около 30 ООО) перекодируют их в электрические импульсы, идущие затем в мозг по многим тысячам волокон слухового нерва.

Когда улитка повреждена, преобразование звука невозможно. Наступает полная

Рис.2. Полный мио-элвктрический протез руки.

Цифрами обозначены:

1 — микропроцессор,

2 — электроды, снима-

культи, 3,4, 5 - элект-

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ Г96

В

ла это палочки и колбочки — фоторецепторы, чувствительные к контрасту или цвету,— а затем ганглиозные клетки, передающие сигналы рецепторов в мозг по зрительному нерву, включающему около 500 тыс. отдельных волокон. Ясно, что общий принцип протезирования здесь таков же, как и при восстановлении слуха: передача искусственно сформированных зрительных сигналов на часть фоторецепторов, ганглиозных клеток или непосредственно в зрительный нерв — смотря что уцелело.

По ряду причин самой острой тут становится проблема обеспечения прямого, эффективного и долговременного электроконтакта микросхемы с живой нервной тканью, преодолев возможную биологическую-несовместимость. В частности — из-за гораздо большей плотности клеток глазного дна, но не только.

Однако в принципе устройство электронного глазного протеза со стимуляцией многих сотен клеток сетчатки уже полностью обосновано (4). Световоспринимаю-щее устройство можно смонтировать на оправе очков. Состоит оно из решетки фотодетекторов, преобразующих оптическую информацию в импульсные электрические сигналы. Они, опять-таки по радио вместе с энергией питания, передаются внутрь глаза — на матрицу с электродами, возбуждающими зрительные клетки.

Для изготовления подобных матриц — сверхминиатюрных, высокоточных, несущих микросхемы и множество тончайших контактов — самым подходящим материалом кажется кремний. Тем более что для него прекрасно отработаны технологии создания очень близких изделий — интегральных схем. Возможны, однако, матрицы и на биологически инертной полимер-

Что касается их имплантации, то она осуществима уже сегодня. А один из энтузиастов проблемы, американский врач П.Уайет, провел исследования по биосовместимости различных материалов и клеток сетчатки. Экспериментальные микроструктуры из кремния и полиамида с золотыми и платиновыми электродами он поместил на сетчатке глаза кролика. И убедился, что ткань хорошо переносила имплантацию в течение двух лет.

Удались также попытки электрического раздражения отдельных ганглиозных клеток. Установлено, что пациент в этом случае действительно видит светящиеся точки.

Короче, принципиальная возможность искусственной сетчатки полностью подтверждена. Дело за практикой.

Правда, опыты показали, что сам нерв "контактировать" не любит. Пытается всячески уклониться от инородного тела, за-капсулироваться (изолироваться) и т.п. (см. рис. 5). Так что матрица при длительной работе может сохранить, скажем, всего лишь половину надежных контактов. Это придется учитывать разработчикам первых моделей протезов. ■ Качество искусственного зрения будет определяться прежде всего плотностью электродов матрицы на квадратный миллиметр. Пока удается довести этот показатель до сотни. В этом случае, однако, пациент сможет одновременно воспринять лишь несколько букв. Так что придется вплотную поработать еще и над увеличением плотности электродов. Но несмотря на все трудности, исследователи полны оптимизма и рвутся вперед. Ведь сейчас уже ясно, что "электронная сетчатка" позволит хотя бы частично вернуть зрение практически всем категориям слепых.

Что там еще на очереди? ■

По материалам журнала "Сьянс э ви"