Да сгинет смерть! Победа над старением и продление человеческой жизни

Курцмен Джоэль

Но во многих случаях глухота появляется из-за неспособности нерва воспринимать звуковые колебания из внутреннего уха и превращать их в электрические импульсы. Тефлоновый имплантат в таких случаях не поможет — нужно искать другие способы восстановления слуха. Группа исследователей под руководством д-ра Уильяма Хауза из Института исследования слуха в Лос-Анджелесе проводит эксперименты с бионическим электронным имплантатом, который преобразует звук в электрические колебания, непосредственно поступающие в слуховые участки коры головного мозга.

Электронное "ухо" состоит из миниатюрного микрофона и усилителя, который превращает звук в очень слабый электрический ток. Это электронное

устройство вживляется прямо в ухо, заменяя собой и барабанную перепонку, и косточки среднего уха. Слуховые нервы передают информацию в мозг посредством сложного процесса преобразования химической энергии в электрическую. Бионический имплантат, выполняющий функции искусственной барабанной перепонки, среднего уха и слухового нерва, располагается во внутреннем ухе возле поврежденного слухового нерва и путем электрического раздражения заставляет его нести звуковую информацию в мозг. В предварительных экспериментах изобретение Хауза позволило совершенно глухим людям различать звуки телефонного или квартирного звонка. Пока исследователям не удалось добиться того, чтобы глухие различали звуки обычной речи, но надо надеяться, что по мере совершенствования аппаратов результаты будут улучшаться.

Все недостатки обычных слуховых аппаратов — невысокая точность воспроизведения звука, плохая обратная связь, необходимость точной пригонки по форме уха и видимый снаружи прибор — будут устранены при создании полностью вживляемого устройства. Уже сейчас такой слуховой аппарат вполне осуществим, не хватает только миниатюрного перезаряжающегося аккумулятора в качестве источника питания этого "внутреннего уха". Современные батарейки требуемого размера недостаточно долговечны и "садятся" через несколько недель, а заменять батарейку хирургическим путем каждые две недели нецелесообразно.

Но совсем недавно была создана батарейка для искусственного кардиостимулятора, которую можно заряжать, не извлекая из тела больного. И хотя она слишком громоздка для вживления в ухо, д-р Ричард Гуд из Станфордского медицинского центра, изобретатель слухового имплантируемого аппарата, надеется, что скоро удастся сконструировать батарейки размером с небольшую монету или даже меньше. В 1976 г. Гуд заявил, что появления в продаже готовой к употреблению модели вживляемого слухового аппарата следует ожидать в ближайшие пять лет.

Бионические конечности

За последнюю четверть века деревянная нога Длинного Джона Сильвера превратилась в нечто более близкое к бионическим конечностям Стива Остина, героя "Человека стоимостью в шесть миллионов долларов". Большинство усовершенствований бионических рук обязано своим появлением исследованиям Комиссии по атомной энергии (КАЭ), начатым в 50-х годах.

С развитием ядерной техники приходилось изобретать способы, которые позволяли бы технику на расстоянии достаточно точно и эффективно манипулировать с радиоактивными веществами. Например, для формирования капсул с плутонием заданного веса требуется высокая точность, а для того, чтобы поднимать свинцовый контейнер, нужна огромная сила. Первое бионическое приспособление для этой цели представляло собой металлическую "перчатку", точно пригнанную по руке техника, который находился в экранированном помещении и следил за результатами своих действий через толстенные стекла. Перчатка была связана сложными электронными устройствами с мощными гидравлическими манипуляторами во внутреннем помещении. Чувствительные датчики в перчатке измеряли каждое движение техника и посылали электрические импульсы к гидравлическим насосам, двигавшим манипуляторы.

Манипуляторы

могли вращаться, захватывать, наливать жидкость и повторять почти любое движение человеческой руки. Необходимо было, чтобы они очень точно чувствовали давление, иначе легкое движение руки техника могло раздавить какой-нибудь ценный ядерный компонент. Для таких тонких работ были созданы чувствительные к давлению сенсоры из пьезоэлектрических кристаллов — тех самых, которые давно используются в звукоснимателях проигрывателей для преобразования вибраций иглы в электрические сигналы.

Примерно в то же время в Англии производились исследования в области миоэлектричества ("миос" по-гречески "мышца"), т. е. электрических токов, возникающих на поверхности мышцы, когда она получает через нерв импульс, вызывающий сокращение. Это привело к созданию электрических сенсоров, которые точно измеряли электрический заряд, возникающий на поверхности мышцы во время сокращения, и усиливали его до величины, достаточной, чтобы двигать искусственную бионическую конечность.

Появление пьезоэлектрических сенсоров для измерения давления и миоэлектрических сенсоров, способных ощущать сокращения мышц, в сочетании с электронными схемами, позволяющими превратить движения руки в движения манипуляторов, дало возможность сконструировать бионическую руку, способную чувствовать давление на "пальцах" и точно реагировать на электрические импульсы, возникающие в культе человека. Такую руку вполне можно было бы сконструировать, если бы электронное оборудование манипуляторов в 50-х годах не занимало несколько комнат, а движения не производились бы за счет мощных гидравлических насосов весом в несколько тонн.

В 1952 г. восьмилетняя Карен Мак-Киббен заболела очень тяжелой формой полиомиелита, после чего у нее были парализованы руки и ноги. Ее отец, Джозеф Мак-Киббен, физик-ядерщик, работавший на государственной службе в Лос-Анджелесе, решил попробовать некоторые методы, разработанные КАЭ, пытаясь вернуть дочери способность двигать руками. В сотрудничестве с д-ром Верноном Никкелем, хирургом-ортопедом из Протезного института Ранчо де Лос Амигос в Лос-Анджелесе, где велась большая работа по созданию искусственных конечностей, Мак-Киббен сконструировал пневматическую мышцу. Она представляла собой трубку, сплетенную из лески наподобие китайской объемной головоломки, что позволяло ей сжиматься и растягиваться, как настоящей мышце. В трубку Мак-Киббен поместил узкий, не пропускающий воздуха баллон. Когда баллон наполнялся углекислым газом, трубка становилась толще и короче, совсем как сократившаяся мышца.

Это чрезвычайно простое и легко изготовляемое приспособление легло в основу двигателя бионических конечностей в 50-х годах. Баллоны, заключенные в сетку из тонкой проволоки, наполнялись углекислым газом, хранившимся в небольшом цилиндре. Когда требовалось сократить мышцу, газ быстро заполнял баллон; для ее расслабления открывался специальный клапан, и газ выходил наружу. К сожалению, это был слишком шумный и громоздкий протез, к тому же годился он только для тех, кто не мог двигать руками, а не для тех, у кого руки были ампутированы.

Но с тех пор появились новые достижения. Исследования космоса потребовали такой миниатюризации электронных приборов, что все электронное оборудование, во время первых опытов КАЭ занимавшее несколько комнат, теперь легко размещалось внутри легкой пластиковой бионической руки. Появились и крохотные электромоторы, развивающие значительную мощность при потреблении очень малых количеств электроэнергии. Все эти приборы в сочетании с электрическими и пьезоэлектрическими сенсорами позволили ученым сконструировать настоящую бионическую руку.