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科学家正在打造仿生人 仿生舌头更敏感

来源:腾讯科技
摘要:据美国生活科学网报道,仿生学(bionics)是1960年由美国斯蒂尔在具有生命之意的希腊语bion上,加上有工程技术涵义的ics而构成的词。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。这一结合生物学与电子学两个词所构成的词汇,是指用电子或机械元件来代替或......

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  据美国生活科学网报道,仿生学(bionics)是1960年由美国斯蒂尔在具有生命之意的希腊语bion上,加上有工程技术涵义的ics而构成的词。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。这一结合生物学与电子学两个词所构成的词汇,是指用电子或机械元件来代替或强化某些人体解剖学结构或生理学进程,而这与简单地修补原体不同,仿生学移植事实上模拟甚至超越了器官或其他身体部位的原始功能。如今,科学家可以比从前复制或修复更多的人体器官和各种不同的身体部位,从利用仿生技术让盲人重见光明到制造比人类自有的舌头更加敏感的仿生舌头,科学家正在逐步实现打造仿生人,据估计,打造一个完整的仿生人至少需要花费6百万美元。



  美国德克萨斯州大学奥斯汀分校的计算机与电机工程学教授迪安-尼柯克称:“舌头是一个有着作用巨大的工具,而且也具有高度的主观性。”当食品公司想每次都制造出完全相同口味的食物时,他们会求助于这种电子舌头,它是由尼柯克和他的研究小组开发的、能分析流体并能得出其精确的化学成分。尼柯克的电子舌头使用微球体,一种在接触特定的目标时会变换颜色的微型传感器,如某种糖。虽然电子舌头不能像人那样表达“味道棒极了!”,但它可以完全保证重复制作出和这种好口味成分一模一样的食物。



  如果男人患上了阴茎勃起功能障碍会是他的生活失去很多乐趣甚至是令其苦不堪言。然而美国维克森林大学的安东尼-阿塔拉和他的研究小组已经为这些在痛苦挣扎中的男士们找到了一个很好的方法,帮助他们拥有正常的勃起功能。2006年,阿塔拉和他的研究小组成功培育出了一种新的阴茎海绵体,此海绵组织在勃起时能够充血,为此他们切除一些雄兔子的阴茎以检测他们的研究成果,新组织是兔子由自己的细胞长成的,移植一个月之后,这些兔子们又可以做它们最爱做的事情了。



  当你需要将药物达到身体患病部分以达到治疗的目的时,但是有时通过口服药片或者直接输液不能实现药效直达患处的效果。美国宾夕法尼亚州大学的生物工程学教授丹尼尔•哈姆找到了更好的办法——采用人造细胞。这种人造细胞是由聚合体制成的,能模仿白细胞在人体中穿行。因此,这些人造细胞能够将药物直接输送到身体患病部分,从而更加轻易和安全地治愈某种疾病,包括癌症



  对于患有肾病的患者来说,为维持基本的生命需要,他必须隔数个小时连接上一架透析仪(一个类似于衣服甩干机大小的仪器)做一次透析,以去除血液中的毒素、调节体液的数量和分配均衡。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校两位科学家马丁-罗伯茨和大卫-李设计开发出了一种自动化的便于携带的人造肾脏(简称AWAK),也叫随身洗肾机,其效果优于传统透析方法,又轻又小,可以别在腰带上,而且可以1天24小时,1周7天,像真的肾脏一样连续工作。



  也许你从没想过膝盖可以是一个会自己思考的人体部位,但麻省理工学院人工智能研究人员休-霍尔和阿瑞-威尔肯菲尔德开发出拥有自己思想的人造膝盖——“RHEO”智能膝盖。早期的电子膝关节通常在患者首次戴上它们时要由技术人员进行编程,而“RHEO”智能膝盖能自己实现真实和舒适的行走,因为它能学习使用者的行走方式,并通过传感器来获知他们行走的地方是什么样的地形。此系统能使假腿行走起来更加轻松容易,且更加省力。



  被截肢者现在可以实现使用假手臂时像是在使用自己真正的手臂一样,即依靠思想的力量来控制假肢。由美国芝加哥康复学院的托德-库肯博士开发的“仿生臂”通过健康的运动神经与大脑相连,以指挥患者的假臂做出相应的动作。这些原本支配断臂的神经被重新分配在身体的其他地方,如胸部,它们携带的神经脉冲能被安装在仿生臂中的电极获得。当患者想移动他的手时,这些神经就会将本发送给真手臂的信号发送给仿生手臂,从而像真手一样实现这个动作。如今库肯小组正在致力于进一步改进此仿生手臂的性能,利用依然健在的感觉神经来实现通过仿生手臂对温度、振动和压力的感知,并将获得的类似这样的感觉传送给患者的大脑。



  据美国青少年糖尿病研究基金会的战略研究项目主任亚伦-库瓦尔斯基称,一种能够检测人体血糖含量、调节满足人体所需的胰岛素水平的人造胰腺,在未来几年内将会上市出售。库瓦尔斯基还表示,此装置最初结合应用了现有的两大技术——胰岛素泵和胰岛素持续监察器。这种奇妙的装置能够帮助糖尿病患者观测血糖含量,并进行胰岛素注射,避免因血糖过少或过多而引发副作用,使糖尿病患者的生活更加轻松些。



  自从20世纪60年代以来,研究人员就知道蛋白质可以帮助失掉的或受损的骨骼部位重新长出新的骨骼组织。遗憾地,这种技术从来没达到完美效果,常常长出错误类型的组织或者是长出骨骼的位置不对。2005年,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员使该问题得以成功解决,利用特殊设计的蛋白质来控制特定类型的细胞生长。这种蛋白质被称作为UCB-1蛋白质,如今被应用于长出新的能够同椎骨相融合并能固定在椎骨上的再生骨骼,从而减轻一些患者的严重背痛症状。



  对于失明的人来说,最大的愿望莫过于能重见光明。由美国哈佛研究伙伴机构的约翰-皮扎里斯博士开发的Argus  II人造视网膜系统目前正在接受美国食品及药物管理局的测试。Argus  II人造视网膜系统是利用在盲人的眼睛中植入电极,可以帮助盲人拥有已失去的视网膜功能,该系统的工作原理是通过摄像机记录下基本的视觉信息,并将这些视觉信息加工成电信号,通过无线电传输到内置在人眼中的的电极上,让盲人恢复其视网膜功能。但是目前,该系统还出于初级研究阶段,完全避开眼睛,将视觉信息直接发送给大脑。未来,该系统将会更好地服务于失明的人,研究人员的最终目标就是让失明的人完全可以自己照顾自己。



  大脑海马体仿生替换掉某人大脑的一部分可不像换掉他身体的一个肢体那么简单,但是在未来都可以实现。海马体主要负责控制短期记忆和三维空间理解力,日常生活中的短期记忆都储存在海马体中。所以海马体比较发达的人,记忆力相对会比较强一些。而海马体受伤后就会出现失去部分或全部记忆的状况,这全取决于伤害的严重性,也就是海马体是部分失去作用还是彻底失去作用了。美国南加州大学的希欧多-尔伯格教授制造了一个可以替换大脑中海马体的电脑集成电路片,例如常年遭受阿尔茨海默氏病(即老年痴呆症)和中风病的频繁破坏,就会致使海马体丧失其功能,但关于给受损大脑植入这种电脑集成电路片,伯格教授仍处在测试这种假体阶段,以期望能够了解更多。2005年,伯格教授甚至出版了《关于替换部分大脑》一书。
作者: 2008-8-19
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