blogtecaolivelli

Nervi artificiali per imitare il senso del tatto

Fonte: Le Scienze

05 giugno 2018

Un esperimento è riuscito a produrre un

movimento riflesso in una zampa di blatta

in risposta a input sensoriali di diversa entità.

Per gli autori, potrebbe trattarsi di un primo

passo verso una pelle artificiale sensibile che

potrà essere integrata in futuro su arti protesici

per gli esseri umani(red)

roboticaneuroscienze

Per ora è in grado di restituire la sensibilità al

tatto alla zampa di una blatta.

Oppure, in un'applicazione del tutto diversa, l

eggere la scrittura Braille per non vedenti e

ipovedenti.

Ma in futuro, il sistema sensoriale artificiale 

descritto su "Science" potrebbe costituire la

base per realizzare pelle artificiale per arti

protesici per gli esseri umani, almeno secondo

le previsioni degli autori. 

Schema del nervo artificiale: il sensore tattile rileva

la pressione (freccia verde in alto a destra), il segnale

che viene così prodotto percorre il nervo

(nastro azzurro in diagonale) arriva al transistor

sintetico (cerchio punteggiato di rosso a sinistra).

Da qui il segnale è convertito in una tensione

elettrica che fa muovere la zampa della blatta

(destra). (Credit: Yeongin Kim/Stanford University;

Alex Chortos/Stanford University; Wentao Xu,

Seoul National University; Zhenan Bao, Stanford

University; Tae-Woo Lee/Seoul National University)

Lo studio s'inserisce nell'ambito di ricerca sui robot

che integrano apparati e funzionalità che sono 

tipici degli esseri viventi.

E il primo passo per ogni nuova realizzazione è

spesso l'imitazione di quello che si trova in natura.

Da alcuni anni, il gruppo di Zhenan Bao della Stanford

University studia la pelle per capire come si possa

riprodurre artificialmente la sua capacità di allungarsi,

riparare se stessa e infine agire come una rete

sensoriale intelligente che non solo sa come

trasmettere sensazioni piacevoli al cervello, ma

 sa anche quando ordinare ai muscoli di reagire

di riflesso e in modo tempestivo.

"La pelle è un organo che diamo per scontato:

si tratta invece di un sistema complesso di

rilevamento, segnalazione e decisione", ha

spiegato Bao.

"Questo sistema nervoso sensoriale artificiale è

un passo in avanti verso la creazione di reti neurali

sensoriali simili alla pelle per ogni tipo di applicazione."

Il nuovo dispositivo è composto essenzialmente

da tre parti.

La prima è un sensore tattile in grado di rilevare

una forza anche minuscola.

Una volta catturato questo input dal mondo esterno,

il suo compito è inviare un segnale attraverso il

secondo componente, un neurone elettronico

flessibile, verso il terzo componente, un transistor

sinaptico artificiale modellato sulle sinapsi del sistema

nervoso umano, ovvero i punti di contatto tra le

cellule nervose. 

Il nervo artificiale integrato nella blatta dello studio.

(Credit: Yeongin Kim/Stanford University; Alex

Chortos/Stanford University; Wentao Xu, Seoul

National University; Zhenan Bao, Stanford University;

Tae-Woo Lee/Seoul National University)Mentre il

sensore tattile e il neurone elettronico sono versioni

migliorate di dispositivi sviluppati in precedenza nel

laboratorio di Bao, il transistor sinaptico è una

novità assoluta, nata da un'idea di Lee Tae-Woo

della Seoul National University.

"Le sinapsi biologiche possono trasmettere segnali

e anche memorizzare le informazioni per prendere

decisioni semplici", ha sottolineato Tae-Woo.

"Il transistor sinaptico svolge queste funzioni nel

circuito formato dal nervo artificiale".

Nel corso della ricerca descritta su "Science", l

'obiettivo era dimostrare la capacità di questo

dispositivo di generare un tatto sensibile e con ciò

un movimento riflesso in risposta a questo input

sensoriale.

Gli autori hanno quindi collegato il loro nervo artificiale

a una zampa di blatta e hanno applicato piccoli

incrementi di pressione al sensore tattile. Il neurone

elettronico ha convertito il segnale del sensore in

segnali digitali e li ha trasmessi attraverso il transistor

sinaptico, causando una contrazione della zampa più

o meno vigorosa quando la pressione sul sensore

tattile aumentava o diminuiva.

Gli autori hanno anche dimostrato che il nervo

artificiale poteva rilevare diverse sensazioni tattili.

In un secondo esperimento, il nervo artificiale è

stato in grado di riconoscere alcune lettere Braille.

In un altro, infine, gli autori hanno fatto rotolare

un cilindro sul sensore in diverse direzioni e hanno

rilevato con precisione la direzione del movimento.