Nervos artificiais dão sentido de toque a próteses e robôs

Redação do Site Inovação Tecnológica

A funcionalidade dos nervos biológicos sensoriais foi reproduzida com a ajuda da eletrônica orgânica. [Imagem: Yeongin Kim et al. - 10.1126/science.aao0098]

Nervos mecanossensoriais artificiais

Pesquisadores dos EUA e da Coreia do Sul se juntaram para desenvolver nervos mecanossensoriais artificiais que emulam os nervos sensoriais biológicos aferentes.

Nervos aferentes são aqueles que recebem os estímulos do ambiente, por isso são conhecidos também como neurônios sensoriais.

A equipe usou os nervos mecanossensoriais artificiais para controlar a perna de um inseto com deficiência, distinguir caracteres em braille e detectar uma série de texturas diferentes, mostrando que o material, construído com compostos orgânicos flexíveis, pode funcionar como uma pele artificial de alto desempenho.

Dispositivos que imitam o processamento de sinais e a funcionalidade dos sistemas biológicos podem simplificar o projeto de sistema bioinspirados e reduzir o consumo de energia.

"Os mecanismos de processamento de informação recentemente descobertos nos nervos mecanossensoriais biológicos foram adotados em nosso sistema artificial," disse a professora Zhenan Bao, da Universidade de Stanford.

A equipe afirma também que os dispositivos orgânicos usados para construir os nervos artificiais são vantajosos porque suas propriedades funcionais podem ser ajustadas, eles podem ser fabricados sobre grandes áreas a um custo baixo e são flexíveis como os sistemas biológicos.

A demonstração envolveu o reconhecimento de caracteres em Braille e o acionamento de músculos de um inseto deficiente. [Imagem: Yeongin Kim et al. - 10.1126/science.aao0098]

Nervos artificiais

Os nervos mecanossensoriais artificiais são compostos por três componentes essenciais: mecanorreceptores (sensores resistivos de pressão), neurônios (osciladores em anel orgânicos) e sinapses eletrônicas (transistores eletroquímicos orgânicos).

A informação de pressão de cada mecanorreceptor é convertida em potenciais de ação através dos neurônios artificiais. Múltiplos potenciais de ação podem ser integrados em uma sinapse artificial para fazer atuar os músculos.

Isso já seria interessante o suficiente para o uso em robótica, acionando músculos artificiais, mas a equipe demonstrou que seus dispositivos podem ativar diretamente os músculos biológicos - os experimentos foram feitos em insetos.

O material é um passo importante em direção à criação de peles artificiais para membros protéticos, para restaurar a sensação de amputados e, no futuro, dar aos robôs algum tipo de capacidade reflexa e mesmo recobri-los inteiramente com peles artificiais.

"Nossos nervos mecanossensoriais artificiais podem ser usados para robôs e próteses bioinspiradas, biocompatíveis e confortáveis para os seres humanos. Nosso trabalho poderá ajudar no desenvolvimento de robôs e próteses tipo humano que poderão ajudar pessoas com deficiências neurológicas," disse o professor Tae-Woo Lee, da Universidade Nacional de Seul.

A equipe da professora Zhenan Bao trabalha com peles eletrônicas há vários anos, enquanto a equipe do professor Tae-Woo Lee ganhou destaque internacional no campo das sinapses eletrônicas.

Bibliografia:

A bioinspired flexible organic artificial afferent nerve
Yeongin Kim, Alex Chortos, Wentao Xu, Yuxin Liu, Jin Young Oh, Donghee Son, Jiheong Kang, Amir M. Foudeh, Chenxin Zhu, Yeongjun Lee, Simiao Niu, Jia Liu, Raphael Pfattner, Zhenan Bao, Tae-Woo Lee
Science
Vol.: 360, Issue 6392, pp. 998-1003
DOI: 10.1126/science.aao0098