Ikertzaileek zentzumen-nerbio-sistema artifizial bat garatu dute, giza gorputzaren antzeko informazioa prozesatu dezakeena eta gorputz-adarrei ukimena modu eraginkorrean eman diezaiekeen.
Gure azala, gorputzaren organo handiena, ere garrantzitsuena da, gure gorputz osoa estaltzen duelako, gure gorputzaren tenperatura kontrolatzen duelako eta kanpoko faktore kaltegarrietatik babesten gaitu, hala nola eguzkia, tenperatura anormalak, germenak eta abar. Gure larruazala nabarmen luzatu daiteke eta bere burua konpon dezake. Azala ere garrantzitsua da, ukimen zentzua ematen digulako eta horren bidez erabakiak hartzeko gai garelako. Larruazala sentsazio eta seinaleztapen sistema konplexu bat da guretzat.
Argitaratutako ikerketa batean Zientzia:, Stanford Unibertsitateko Zhenan Bao irakaslea eta Seulgo Unibertsitate Nazionaleko ikertzaileek bat garatu dute artifiziala zentzumen-nerbio-sistema horrek "azala artifiziala" sortzeko urrats handia izan daiteke protesiak sentsazioa berreskuratu eta larruazaleko estalki normal bat bezala jokatu dezaketen gorputz-adarrak. Ikerketa honen alderdi erronka izan zen nola modu eraginkorrean imitatu gure larruazala, hainbat propietate berezi dituena. Imitatzea zailena den ezaugarria gure azala adimentsu baten moduan jarduteko modua da zentzumen lehenik eta behin sentsazioak garunera transmititzen dituen sarea eta gure giharrek erreflexu baten bidez erreakzionatzeko agindua ematen die erabakiak azkar hartzeko. Adibidez, kolpe batek ukondoen muskuluak luzatzen ditu, eta muskulu horietako sentsoreek neurona baten bidez garunera bidaltzen dute bulkada. Gero, neuronak seinale batzuk bidaltzen ditu sinapsi garrantzitsuetara. Gure gorputzeko sare sinaptikoak muskuluen bat-bateko luzamenduaren eredua ezagutzen du eta bi seinale bidaltzen ditu aldi berean. Seinale batek ukondoko muskuluak uzkurtzen ditu erreflexu gisa eta bigarren seinalea garunera doa sentsazio horren berri emateko. Gertaera sekuentzia osoa ia segundo zati batean gertatzen da. Zentzumen-nerbio-sistema biologiko korapilatsu hau neuronen sareko elementu funtzional guztiak barne hartzeak erronka izaten jarraitzen du.
Zentzumenezko nerbio-sistema berezia, benetakoa "imitatzen" duena
Ikertzaileek zentzumenezko sistema bakarra sortu dute, giza nerbio-sistemak nola funtzionatzen duen errepika dezakeena. Ikertzaileek diseinatutako "nerbio-zirkuitu artifizialak" hiru osagai integratzen ditu zentimetro gutxiko xafla lau eta malgu batean. Osagai hauek banan-banan deskribatu dira aurretik. Lehenengo osagaia ukitu bat da sentsore indarrak eta presioa (minikoak ere) antzeman ditzakeena. Sentsore hau (ez egina organikoa polimeroek, karbonozko nanohodiek eta urrezko elektrodoek) seinaleak bidaltzen dituzte bigarren osagai baten bidez, neurona elektroniko malgu baten bidez. Bi osagai hauek aurretik ikertzaile berberek garatutakoaren bertsio hobetuak eta hobetuak dira. Bi osagai hauetatik sortutako eta igarotzen diren zentzumen-seinaleak hirugarren osagai batera iristen dira, transistore sinaptiko artifizial batera, zeina garuneko giza sinapsiak bezala modelatzen dena. Hiru osagai hauek kohesionatu egin behar dute eta amaierako funtzioa erakustea izan zen alderdirik zailena. Benetako sinapsi biologikoek seinaleak transmititzen dituzte eta erabakiak hartzeko beharrezkoa den informazioa gordetzen dute. Transistore sinaptiko honek funtzio hauek "egiten ditu" transistore sinaptikoari seinale elektronikoak emanez nerbio artifizialaren zirkuitua erabiliz. Hori dela eta, sistema artifizial honek zentzumen-sarrerak ezagutzen eta erreakzionatzen ikasten du potentzia baxuko seinaleen intentsitatean eta maiztasunean oinarrituta, sinapsi biologiko batek gorputz bizi batean nola egingo lukeen. Ikerketa honen berritasuna da lehen ezagutzen diren hiru osagai indibidual hauek nola integratu ziren arrakastaz lehen aldiz sistema kohesionatu bat emateko.
Ikertzaileek sistema honek erreflexuak sortzeko eta ukimena sentitzeko duen gaitasuna probatu zuten. Esperimentu batean beren nerbio artifiziala labezomorro hanka bati lotu eta presio txikia egin zioten ukimen-sentsoreari. Neurona elektronikoak sentsorearen seinalea seinale digital bihurtzen zuen eta transistore sinaptikotik igarotzen zituen. Honek labezomorroaren hankak ukipen-sentsorearen presioa handitzearen edo gutxitzearen ondorioz eragin zuen. Beraz, konfigurazio artifizial honek, zalantzarik gabe, twitch erreflexua aktibatu zuen. Bigarren esperimentu batean, ikertzaileek nerbio artifizialak ukimen sentsazio desberdinak detektatzeko gaitasuna erakutsi zuten Braille letrak bereizteko gai izanda. Beste proba batean zilindro bat sentsorearen gainean jaurti zuten norabide ezberdinetan eta zehaztasunez detektatzeko gai izan ziren mugimenduaren noranzko zehatza. Horrela, gailu honek objektuen antzematea eta ukimen-informazioaren prozesamendu fina hobetzeko gai da, hala nola ehundura-ezagutzea, braille irakurtzea eta objektuen ertzak bereiztea.
Zentzumen-nerbio-sistema artifizialaren etorkizuna
Nerbio artifizialeko teknologia hau oso fase goiztiarran dago eta ez du behar den konplexutasun mailara iritsi, baina larruazaleko estaldura artifizialak sortzeko itxaropen izugarria eman du. Argi dago horrelako “estalkiek” beroa, bibrazioa, presioa eta bestelako indar eta sentsazioak detektatzeko gailuak ere beharko lituzketela. Zirkuitu malguetan txertatzeko gaitasun ona izan behar dute, garunarekin modu eraginkorrean konektatu ahal izateko. Gure azala imitatzeko, gailuak integrazio eta funtzionaltasun gehiago izan behar ditu, eta horrek egonkorragoa eta fidagarriagoa izango du.
Nerbio artifizialaren teknologia hau protesietarako mesedegarria izan daiteke eta anputatuen sentsazioak berreskuratu ditzake. Gailu protesikoak asko hobetu dira urtean zehar 3D inprimatzeko teknologia gehiago eskuragarri eta robotika sistema sentikorragoak izanik. Eguneratze hauek izan arren, gaur egun eskuragarri dauden gailu protesiko gehienak oso modu zakarrean kontrolatu behar dira, ez baitute garuneko interfaze on bat eskaintzen, giza nerbio-sistema zabalaren korapilatsuak barneratu ez direlako. Gailuak ez du feedbacka ematen eta horrela gaixoa oso atsekabetuta sentitzen da eta lehenago edo beranduago baztertzen ditu. Horrelako nerbio artifizialaren teknologiak protesietan arrakastaz sartzen direnean erabiltzaileei ukimen-informazioa emango die eta pazienteei esperientzia hobea eskaintzen lagunduko die. Gailu hau urrats handia da larruazaleko zentzumen-sare neuronalak egiteko hainbat aplikaziotarako, erreflexuaren eta ukimenaren ahalmenak emanez.
***
Iturria (k)
Yeongin K et al. 2018. Nerbio aferente artifizial organiko malgu bioinspiratua. Zientzia:. https://doi.org/10.1126/science.aao0098
***
