Скат Франкенштейна: в плавающем роботе использовали мышечную и нервную ткань из клеток человека

Группа биологов и робототехников из США и Швейцарии создала крошечного плавающего робота. Для имитации мышечной ткани использовали специально выращенные человеческие мотонейроны и кардиомиоцеты.

Следует пояснить, что мотонейроны или двигательные нейроны — это крупные клетки нервной системы преимущественно в спинном мозге с длинными отростками (аксонами). Главное предназначение мотонейронов — посылать сигналы от мозга к мышцам, обеспечивая сокращения. Иными словами, мотонейроны обеспечивают моторную координацию и поддержание мышечного тонуса.

Кардиомиоцит — это мышечная клетка сердца. Как и прочие мышечные клетки, кардиомиоцитам свойственны проводимость, возбудимость, сократимость. Но есть у них и своя специфическая способность — автоматизм, что и задаёт сердечный ритм.

В течение многих лет писатели-фантасты и кинематографисты муссировали на свой лад идею сочетания электроники, компьютеров и живых тканей для создания роботов, подчас устрашающих.

Однако робототехникам пока что не удалось превзойти способности животных и людей. Казалось бы, для такого рутинного дела, как стирка, и то потребуется множество навыков: отбор вещей по цветам или особенностям текстиля, выбор настроек стиральной машины, а затем правильное развешивание одежды. И пока что по-настоящему шустрого робота даже для таких задач ещё не появилось.

Даже простые бытовые действия требуют и ловкости, и работы ума. Вот почему робототехники стремятся к создания биогибридных устройств. В общем, упомянутые исследователи создали робота, чей компьютерный «мозг» управляет мышечными клетками человека, а в действие мышцы приводятся опять-таки человеческими мотонейронами.

На пути к достижению специалисты вырастили в лаборатории из стволовых клеток человека и двигательные нейроны, и кардиомиоциты. Кардиомиоциты были запрограммированы на рост в виде мышечной ткани на каркасе, напоминающем плавники скатов. И это позволило им сочетаться с двигательными нейронами.

Таким образом удалось создать электрические синапсы. Термин этот не из электротехники, а чисто биологический — так называют специальные контакты между нейронами для прямого перетекание электрических токов от одной нервной клетки к другой.

Затем некоторые из двигательных нейронов потребовалось подключить к электронному процессору, который служил «мозгом» робота. В процессоре установили узел с Wi-Fi, который передавал сигналы от человека-оператора роботу либо на левый, либо на правый плавник, либо на оба сразу. Как видим, пока не идёт речь об автономности движений без управления извне.



В общем, исследователи смогли контролировать движения нового робота, в конечном итоге наделив его способностью плавать.

Со временем создатели биогибридной диковины обнаружили, что могут управлять роботом с высокой точностью, включая выполнение резких поворотов. А также убедились, что новое устройство можно «разогнать» до скорости в 0,52 миллиметра в секунду.