Оптическая технология, разрабатываемая в Университете Вандербильта (США) при финансовой поддержке агентства DARPA, со временем поможет создать протезы конечностей, работающие естественным образом — обеспечивающие двустороннюю связь с периферийной нервной системой.

У такой системы должны быть две основные функции: она должна «чувствовать» активность двигательных нервов, чтобы руководить движениями протеза, и стимулировать афферентные нервы, чтобы давать мозгу информацию, необходимую для управления протезом.

Ученые Университета Вандербильта являются основателями новой области исследований — нейрофотоники, которая изучает возможность стимуляции периферийных нервов с помощью маломощного лазера. Исследователи доказали, что такая стимуляция, в отличие от электрической, обеспечивает высокую точность, что позволяет раздражать индивидуальные нейроны, не нанося при этом клеткам вреда и не вызывая их перегрева.

Однако разработчикам протезов даже не придется работать на уровне индивидуальных нейронов: базовые движения контролируются с помощью нейронных пучков периферийной нервной системы. На сегодня исследователи разработали предварительную конструкцию имплантируемой «манжеты», оборачиваемой вокруг нерва. Она содержит параллельные нерву оптические волокна, оканчивающиеся микрозеркалами, которые направляют лучи лазера на индивидуальные пучки нейронов. Второй элемент манжеты — нервные датчики, используемые для управления протезом.

Исследователи прогнозируют, что их разработка найдет применение не только в протезировании. По словам ученых, очевидной областью применения станет лечение повреждений спинного мозга: через 10-15 лет могут быть разработаны оптические системы, способные замещать пораженные ткани спинного мозга и восстанавливать их функцию.