ไซแนปส์สังเคราะห์ใช้แสงในการหดตัวของกล้ามเนื้อเทียม

นักวิจัยในเกาหลีและสหรัฐอเมริกาได้ออกแบบไซแนปส์สังเคราะห์ที่กระตุ้นด้วยแสง ซึ่งช่วยให้กล้ามเนื้อเทียมเคลื่อนไหวและหดตัวได้ ไซแนปส์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกที่ออกแบบใหม่จะแปลงแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อให้กล้ามเนื้อเทียมงอและยืดได้  การเลียนแบบการทำงานของประสาทสัมผัสและการเคลื่อนไหวของมนุษย์ได้กลายเป็นหนึ่งในแรงจูงใจหลักสำหรับวิศวกรรม

ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ 

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการพัฒนาอวัยวะเทียมอิเล็กทรอนิกส์และระบบประสาท การแสดงฟังก์ชันการรับรู้ที่เหมือนมนุษย์ เช่นเดียวกับการประมวลผลสัญญาณประสาทรวมถึงการตอบสนองของมอเตอร์ เป็นงานหลักสำหรับระบบประสาทที่ควบคุมด้วยเซนเซอร์แบบประดิษฐ์ อย่างไรก็ตาม จุดสนใจหลักในปัจจุบันคือการพัฒนาวัสดุและเครื่องมือที่เลียนแบบคุณสมบัติของหน่วยความจำในสมองของมนุษย์ในระดับพื้นฐาน ดังนั้นการจำลองระบบประสาทและกล้ามเนื้อของมนุษย์จึงเป็นสิ่งที่ท้าทาย

ระบบประสาทและกล้ามเนื้อออปโตอิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหดได้นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซลและมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดนำโดยTae-Woo LeeและZhenan Baoได้ออกแบบไซแนปส์ใยแก้วนำแสงสังเคราะห์ ระบบเซ็นเซอร์นี้ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับแสงและไซแนปส์อินทรีย์ที่หดตัวของกล้ามเนื้อเทียมเมื่อถูกกระตุ้นโดยแสงพัลส์ การออกแบบของพวกเขาคล้ายกับเทคนิคออพโตเจเนติกส์ที่ใช้ในทางชีววิทยา โดยที่เซลล์และเซลล์ประสาทดัดแปลงพันธุกรรมมีความไวต่อแสงในการทำงาน

การออกแบบใหม่นี้เป็นทรานซิสเตอร์ synaptic nanowire อินทรีย์แบบยืดหยุ่นได้ (s-ONWST) ซึ่งแพร่กระจายสัญญาณออปติคัลและแปลงเป็นกระแส postsynaptic แบบกระตุ้น (excitatory postsynaptic currents – EPSCs) ที่กระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อเทียม เพื่อให้บรรลุการออกแบบนี้ นักวิจัยจึงมุ่งที่จะพัฒนาอุปกรณ์ที่มีความยืดหยุ่น ยืดหยุ่นได้ และทนทานภายใต้สภาวะการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกัน ดังนั้นพวกเขาจึงเลือกสายนาโนอินทรีย์ซึ่งสามารถบรรลุ

ความยืดหยุ่นของระบบประสาทและกล้าม

เนื้อทางชีววิทยาได้ง่ายกว่าไซแนปส์เทียมอนินทรีย์แบบแข็งทั่วไปทีมงานได้ประดิษฐ์ไซแนปส์เทียมที่ใช้เส้นใยนาโนอินทรีย์แบบพอลิเมอร์โดยใช้อิเล็กโทรไลต์เจลไอออนและสายนาโนอินทรีย์เดี่ยว ถัดไป พวกเขาเพิ่มตัวตรวจจับแสงใน s-ONWST และประกอบออปโตอิเล็กทรอนิกส์ไซแนปส์ เมื่อสัมผัสกับแสง เครื่องตรวจจับแสงจะสร้างแรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงขึ้นและขับ s-ONWST เพื่อปล่อย EPSC

พฤติกรรมไฟฟ้าเคมีแบบเจลไอออนของทรานซิสเตอร์ได้รับการยืนยันผ่านเส้นกราฟแรงดันกระแสไฟ ในไซแนปส์ทางชีววิทยา สารสื่อประสาทจะย้ายข้ามช่องไซแนปติก (ช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างเซลล์ประสาทพรีไซแนปติกและเซลล์ประสาทโพสต์ไซแนปส์) เมื่อได้รับศักยภาพในการดำเนินการ ในลักษณะที่คล้ายคลึงกันในระบบประสาทและกล้ามเนื้อเทียม แรงดันพรีไซแนปติกเชิงลบจะเคลื่อนประจุลบไปทางสายนาโนอินทรีย์

นักวิจัยระบุว่าไซแนปส์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกของพวกเขามีศักยภาพที่จะใช้เป็นวิธีการสื่อสารไร้สายแบบออปติคัลในส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร การทดลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่า s-ONWST สามารถตอบสนองต่อแสงที่มองเห็นได้ซึ่งแสดงในรูปแบบที่คล้ายกับรหัสมอร์ส กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทุกตัวอักษรภาษาอังกฤษทำให้เกิดการตอบสนองแอมพลิจูด EPSC ที่แยกความแตกต่างได้ การทดสอบอื่นๆ บน s-ONWST ยืนยันเพิ่มเติมว่าการยืดอุปกรณ์ไม่ได้ส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องที่สำคัญในการตอบสนอง

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบอ่อนที่ได้รับแรงบันดาลใจ

จากชีวภาพสามารถใช้ประโยชน์จากแอคทูเอเตอร์แบบโต้ตอบแสงเพื่อขับเคลื่อนการทำงานของระบบประสาทสัมผัสและมอเตอร์ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการพัฒนาการสื่อสารไร้สายด้วยแสงซึ่งแสงอินฟราเรดหรืออัลตราไวโอเลตที่มองไม่เห็นโดยไม่ได้กำหนดทิศทางจะแพร่กระจายสัญญาณ

“เราได้แสดงให้เห็นถึงไซแนปส์เซนเซอร์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิกที่ได้รับแรงบันดาลใจจากระบบประสาทครั้งแรก” ผู้เขียนกล่าว พวกเขากำลังรอคอยการเกิดขึ้นของ “กลยุทธ์ที่มีแนวโน้มสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบซอฟต์อิเล็กทรอนิคส์ไบโอมิเมติก เจเนอเรชันถัดไป หุ่นยนต์แบบนิ่ม หุ่นยนต์ประสาท และอวัยวะเทียมอิเล็กทรอนิกส์” ในอนาคตอันใกล้นี้

ในการประเมินภาพ TOF PET ในปริมาณที่ต่างกัน นักวิจัยได้สร้างเวลาการได้มาซึ่ง PET 20 นาทีขึ้นใหม่สำหรับผู้ป่วยแต่ละรายเป็นชุดภาพที่แตกต่างกันห้าชุด พวกเขาเริ่มต้นด้วยการสร้างสองนาทีแรกของการสแกนใหม่ด้วยการทำซ้ำสามครั้งและ 28 ชุดย่อยเพื่อใช้เป็นมาตรฐานในการอ้างอิงและสำหรับการเปรียบเทียบ จากนั้นจึงตามด้วยการจำลองการสร้างภาพขึ้นใหม่ด้วยปริมาณโดส FDG 100%, 20%, 10% และ 5% สำหรับการสแกน PET ทางคลินิกในเวลา 20 นาที “ด้วยวิธีนี้ เวลาสแกนทั้งหมดยังคงอยู่ 20 นาที และด้วยเหตุนี้ ข้อมูลจึงยังรวมถึงผลกระทบตามปกติ เช่น การเสื่อมสลาย การกระจายทางชีวภาพ และการเคลื่อนไหวของผู้ป่วยในที่สุด” ผู้เขียนเขียน

กระบวนการสร้างชุดข้อมูล PET ที่สร้างขึ้นใหม่ทั้งหมด 130 ชุด โดยมีการสร้างใหม่ 5 ชุดสำหรับผู้ป่วย 26 รายแต่ละราย แพทย์เวชศาสตร์นิวเคลียร์/นักรังสีวิทยาสองคนที่มีประสบการณ์ด้าน PET และ MRI ให้คะแนนชุดภาพโดยพิจารณาจากคุณภาพของภาพและสิ่งประดิษฐ์ ความคมชัดของภาพ สัญญาณรบกวนของภาพ และการตรวจจับรอยโรคโดยใช้มาตราส่วนสี่จุด (1 = ยอดเยี่ยม ไม่มีสิ่งประดิษฐ์ 2 = ดี 3 = ค่าเฉลี่ย และ 4 = สิ่งของที่ทำเครื่องหมายไม่เพียงพอ)

เห็นแล้วเชื่อ การสร้างใหม่ 20 นาทีด้วยปริมาณรังสี 100% ถือว่าดีที่สุดในคุณภาพของภาพทั้งสี่ประเภท ความคมชัด สัญญาณรบกวน และการตรวจจับรอยโรค การสร้างใหม่ 20 นาทีด้วยปริมาณ 20% (p < 0.001) และ 10% (p = 0.001) มีประสิทธิภาพดีกว่าการสร้างใหม่สองนาทีในสามประเภท: คุณภาพของภาพและสิ่งประดิษฐ์ ความคมชัด และสัญญาณรบกวน การสร้างภาพขึ้นใหม่โดยใช้ขนาดยา FDG เพียง 5% ทำได้ค่อนข้างแย่เมื่อเทียบกับพารามิเตอร์ขนาดยาอื่นๆ ที่สูงขึ้น และพิสูจน์แล้วว่าด้อยกว่าการสแกนสองนาทีสำหรับความคมชัดของภาพอย่างมีนัยสำคัญ

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย