Die Beinprothesen haben in den letzten Jahren eine erstaunliche Entwicklung durchlaufen. Das klassische Holzbein ist längst Geschichte, stattdessen gibt es heute eine Vielzahl an Hightech-Geräten, die sich teilweise sogar durch das Gehirn steuern lassen. Ein Problem gibt es dabei aber noch. Die verwendeten Materialien haben natürlich kein Gefühl. Stattdessen müssen sie mit einer künstlichen Haut überzogen werden, die zunächst äußere Einflüsse wie Druck oder Hitze wahrnimmt und dann an die Nervenzellen weiterleitet. Forschern der University of Stanford ist dabei nun ein Durchbruch gelungen. Sie entwickelten eine Plastikhaut, die die Stärke von Druck erkennen und diese Information an das Hirn weitergeben kann.


Via: Phys.org Credit: Bao Research Group, Stanford University
Via: Phys.org Credit: Bao Research Group, Stanford University

Erstmals kann die Stärke eines Kontakts erkannt werden

Ziel der Forschung von Zhenan Bao und ihrer Forschungsgruppe ist es, eine flexible Außenschicht zu entwickeln, die Prothesen bedeckt und mit Hilfe von Sensoren bestimmte Fähigkeiten der menschlichen Haut erfüllen kann. Schwierig war dabei vor allem die Stärke des Drucks zu messen. Dass ein Kontakt stattfindet, können viele Sensoren messen. Schwierig war aber zu unterscheiden, ob es sich dabei um ein leichtes antippen oder einen festen Tritt handelt. Um diese Problematik zu lösen, haben die Forscher eine zweilagige künstliche Haut entwickelt. Die Stärke des Drucks wird dabei auf der oberen Hälfte gemessen, während die untere Seite die Information weitergibt.

Optogenetik sorgt für die Informationsweiterleitung

Die Stärke eines Kontakts wird dabei mit Hilfe einer verwobenen Struktur gemessen, die sich wie ein Akkordeon ausbreiten und zusammenziehen kann. Auf diese Weise wird die Stärke eines Kontakts ersichtlich. Die Signale der Plastikhaut werden dann in Lichtimpulse umgewandelt und aktivieren so die Neuronen. Dieses Verfahren entstammt der noch recht neuen Fachrichtung der Optogenetik, die sich mit der Aktivierung von Zellen durch Licht beschäftigt. Langfristig sollen Prothesen so in die Lage versetzt werden, ihren Träger mit allen relevanten Informationen über äußere Einflüsse zu versorgen.


Via: Digital Journal

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