Nedavna studija Medicinskog fakulteta Sveučilišta Missouri ukazuje na potencijalnu alternativnu metodu za rješavanje želje za cigaretama. Istraživanje pokazuje da korištenjem transkranijalne magnetske stimulacije teta praskovima (TBS), snažnih i brzo promjenjivih magnetskih impulsa koji utječu na moždanu aktivnost, pojedinci mogu poboljšati samokontrolu, smanjiti žudnju za cigaretama i posljedično smanjiti njihovu konzumaciju.

Primjena magnetskih impulsa na mozak veće se koristi za liječenje generaliziranog anksioznog poremećaja i velikog depresivnog poremećaja. Studija TBS terapije na pušačima, objavljena u Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging, pokazala je da se tako doista smanjuje želja za pušenjem, time i samo pušenje. Takvi tretmani, vjeruju istraživači, mogli bi pomoći i narkomanima, međutim potrebna su daljnja istraživanja kako bi se ispitala klinička vrijednost TBS-a za liječenje ovisnosti o drogama.

Stretch, najbolji robotski njegovatelj

Henry Evans, financijski direktor u Silicijskoj dolini, imao je 40 godina kad ga je pogodio napad sličan moždanom udaru i kad je preko noći postao kvadriplegičar bez sposobnosti govora. Sve što može je okretati oči, glavu i vrat te lagano pomicati palac lijeve ruke; dovoljno da kontrolira računalni kursor pomoću pokreta glave i zaslonske tipkovnice za tipkanje brzinom od oko 15 riječi u minuti.

Evans je prvo eksperimentirao s PR2 robotom koji mu je pomogao da se obrije i počeše kad ga zasvrbi. PR2 je imao puno potencijala, ali je bio prevelik, preskup i prekompliciran za redovitu upotrebu u stvarnom svijetu; mogao je uništiti kuću kad bi naletio na stvari. No, sad mu pomaže novi robot Stretch. Malen je i lagan, lako prenosiv i pritom košta "samo" 20.000 dolara, što je tek maleni djelić cijene PR2.

Ima jednu ruku s dovoljno stupnjeva slobode da se može pomicati gore-dolje te rastezati i uvlačiti, zajedno sa zglobom zapešća koji se savija naprijed-natrag. Hvataljka na kraju ruke temelji se na popularnom i jeftinom pomoćnom alatu za hvatanje, kupljenom na Amazonu. Senzor je usmjeren na funkcionalne zahtjeve, s osnovnim izbjegavanjem prepreka zajedno s dubinskom kamerom na pan-and-tilt glavi na vrhu robota. Stretch je također sposoban samostalno obavljati osnovne zadatke, poput hvatanja predmeta i kretanja iz sobe u sobu.

Robot zasad može podići samo dva kilograma pa ne može manipulirati pacijentovim tijelom ili udovima. Ne može se penjati i spuštati stepenicama, nije predviđen za izlazak i još uvijek zahtijeva puno tehničkih intervencija. No, zahvaljujući Stretchu, Evans sad može kartati s prijateljima, robot može dostaviti obroke, pospremiti suđe i odnijeti košaru s rubljem u praonicu. Uz njegovu pomoć jednog je dana Evans je supruzi darovao i ružu. Stretch mu služi i za igru s trogodišnjom unukom koja ga je onako nepokretnog dosad doživljavala kao komad inventara.

Revolucionarna bionička ruka

Šveđanki Karin život se dramatično promijenio kad je prije više od 20 godina u nesreći na farmi ostala bez desne ruke. No, zahvaljujući zajedničkom naporu robotičara iz Italije, Australije, Švedske i SAD-a u preostalu kost, živce i mišiće ugrađeno joj je novo sučelje čovjek-stroj, opisano u časopisu Science Robotics. Riječ je o revolucionarnom postignuću jer se bionička ruka stapa s korisnikovim živčanim i koštanim sustavom, ostajući funkcionalna nakon godina svakodnevne uporabe.

Izazovi na ovoj razini amputacije su dvije kosti (radijus i ulna) koje treba ravnomjerno poravnati i opteretiti te to što nema puno prostora za implantirane i protetske komponente. Istraživači su ipak uspio razviti prikladan neuromuskuloskeletni implantat koji omogućuje povezivanje živčanog sustava s elektroničkim sustavom kontrole proteze. 

Sučelje čovjek-stroj omogućuje udobno pričvršćivanje proteze na korisnikov kostur putem oseointegracije i istovremeno omogućuje električnu vezu sa živčanim sustavom putem elektroda implantiranih u živce i mišiće. Oseointegracija je proces kojim koštano tkivo obuhvaća titan stvarajući čvrstu mehaničku vezu. Kombinacija oseointegracije s rekonstruktivnom kirurgijom, implantiranim elektrodama i umjetnom inteligencijom vraća funkciju bez presedana. 

Velike emocije u malom robotu 

Disney je na Međunarodnoj konferenciji IEEE/RSJ o inteligentnim robotima i sustavima (IROS) u Detroitu predstavio potpuno novog robota, složenog u radionici Disney Researcha u Zürichu. Ono što ovog dražesnog robota veličine djeteta izdvaja od drugih je način na koji hoda.

Novi sustav iskorištava potkrijepljeno učenje, uglavnom je 3D ispisan, koristi modularni hardver i aktuatore i ima glavu s četiri stupnja slobode - mogućnost gledanja gore, dolje, okolo i naginjanje - te noge s pet stupnjeva slobode sa zglobovima kuka koji mu omogućuju hodanje uz dinamičko balansiranje. Zbog toga se ovaj robot može šepuriti, skakutati, šuljati, kaskati i vijugati. Robota se novom ponašanju može naučiti pomoću osobnog računala, što godine obuke svodi na samo nekoliko sati.  Ključ nije u samom robotu nego u procesu; Disneyjevi istraživači ovo vide kao platformu koja ne ovisi o hardveru i kojoj se učas može dodati još nogu ili ruku, ili napraviti potpuno novi lik s potpuno drugačijom morfologijom. 

Magnetoelektrični materijal spaja prekinute živce

Neuroinženjeri Sveučilišta Rice osmislili su prvi magnetoelektrični materijal koji pretvara magnete u elektriku 120 puta brže od sličnih materijala. Prema studiji objavljenoj u Nature Materials, https://www.nature.com/articles/s41563-023-01680-4  istraživači su pokazali da se materijal može koristiti za preciznu stimulaciju neurona na daljinu i za premošćivanje praznine u slomljenom ishijadičnom živcu štakora.

Kvaliteta i izvedba materijala mogla bi imati dubok utjecaj na neurostimulacijske tretmane, čineći značajno manje invazivne postupke. Umjesto ugradnje uređaja za neurostimulaciju, malene količine materijala mogu se jednostavno ubrizgati na željeno mjesto. Štoviše, s obzirom na opseg primjene magnetoelektrika u računalstvu, senzorima, elektronici i drugim poljima, istraživanje pruža okvir za napredni dizajn materijala koji bi mogao potaknuti inovacije u širem smislu.

"Možemo upotrijebiti ovaj metamaterijal da premostimo prazninu u slomljenom živcu i vratimo velike brzine električnog signala", kažu istraživači o novom metamaterijalu koji nadilazi mnoge izazove u neurotehnologiji. "I što je još važnije, ovaj napredni dizajn materijala može se primijeniti i na izradu senzora i memorije u elektronici."

Bežične elektroničke naljepnice bez baterije

Inženjeri kalifornijskog sveučilišta San Diego razvili su elektroničke "naljepnice" koje mjere silu kojom jedan objekt djeluje na drugi. Force Stickers su bežične, rade bez baterija i pristaju u uske prostore. To ih čini svestranim za širok raspon primjena, od opremanja robota osjetilom dodira do podizanja impresivnih  VR i AR iskustava, čineći biomedicinske uređaje pametnijima, nadzirući sigurnost industrijske opreme i poboljšavajući točnost i učinkovitost upravljanja zalihama u skladištima.

Naljepnice se sastoje se od dvije glavne komponente: malenog kondenzatora veličine zrnca riže i naljepnice za radiofrekvencijsku identifikaciju (RFID), uređaja koji funkcionira poput crtičnog koda za bežično očitavanje pomoću radio signala. Kondenzator je izrađen od mekane polimerne ploče u sendviču između dvije vodljive bakrene trake. Kad se primijeni vanjska sila, polimer se sabija, približavajući bakrene trake jedna drugoj, čime se povećava električni naboj u kondenzatoru.

RFID naljepnica radi na iznimno maloj energiji odašiljanjem radio signala putem povratnog raspršivanja. Uzima dolazne radijske signale od RFID čitača, modificira signale putem električnih promjena izazvanih kondenzatorom, a zatim reflektira modificirane signale natrag u čitač, koji ih dešifrira i prevodi u primijenjenu silu. Kao rezultat toga, naljepnice sile rade gotovo bez struje.  

Senzor u obliku prsta

Inženjeri MIT-a razvili su dugački, zakrivljeni senzor za dodir koji robotu omogućava hvatanje i manipuliranje objektima na više načina. Senzor GelSight Svelte koristi dva zrcala za reflektiranje i lomljenje svjetlosti tako da jedna kamera, smještena u bazi senzora, može vidjeti duž cijele duljine prsta. Uz to, senzor u obliku prsta ima fleksibilnu okosnicu, a mjerenjem kako se "kralježnica" savija kada prst dotakne predmet može se procijeniti sila koja djeluje na senzor.

GelSight Svelte uključuje jedno ravno, kutno zrcalo koje se nalazi preko puta kamere i jedno dugačko, zakrivljeno zrcalo koje se nalazi duž stražnje strane senzora. Ta zrcala redistribuiraju svjetlosne zrake iz kamere na takav način da kamera može vidjeti duž cijele duljine prsta. Kako bi optimizirali oblik, kut i zakrivljenost zrcala, istraživači su dizajnirali softver za simulaciju refleksije i loma svjetlosti. 

Ogledala, kamera i dva seta LED-ica za osvjetljenje pričvršćeni su na plastičnu okosnicu i obavijeni fleksibilnom kožom izrađenom od silikonskog gela. Kamera gleda stražnji dio kože iznutra; na temelju deformacije može vidjeti gdje dolazi do kontakta i izmjeriti geometriju kontaktne površine objekta. Uz to, nizovi crvenih i zelenih LED-ica daju osjećaj koliko je duboko gel pritisnut kada se predmet uhvati, zbog zasićenosti boje na različitim mjestima na senzoru. Ove informacije mogu se koristiti za rekonstrukciju 3D dubinske slike objekta koji se hvata.

Iskorak prema umjetnoj emocionalnoj inteligenciji

Može li umjetna inteligencija ogladnjeti i razviti ukus za određenu hranu? Ne još, ali na Penn Stateu razvija novi elektronički jezik koji oponaša način na koji okus utječe na ono što jedemo na temelju potreba i želja, pružajući mogući nacrt za UI koja obrađuje informacije na način na koji to čine ljudi.  

Receptori okusa na ljudskom jeziku pretvaraju kemijske podatke u električne impulse koji se šalju kroz neurone u kušaoni korteks mozga, gdje kortikalni krugovi, zamršena mreža neurona u mozgu, oblikuju našu percepciju okusa. Istraživači su u časopisu Nature Communications predstavili pojednostavljenu biomimetičku verziju ovog procesa, uključujući elektronički "jezik" i elektronički "okusni korteks" napravljen od 2D materijala debljine od jednog do nekoliko atoma. Umjetni okusni pupoljci sastoje se od sićušnih grafenskih elektroničkih senzora, kemitranzistora koji mogu otkriti plin ili kemijske molekule. Drugi dio kruga koristi mem tranzistore od molibden disulfida koji pamte prošle signale.  

Proces je dovoljno svestran da se može primijeniti na svih pet primarnih profila okusa: slatko, slano, kiselo, gorko i umami (slast). Takav robotski sustav za kušanje mogao bi se koristiti za dijete koje propisuje UI, personaliziranu ponuda jela u restoranima, ali i UI sustav kušača vina. No, prvi korak na tom putu bit će izrada integriranog okusnog čipa.  

Metoda 3D ispisa za sanaciju ozljeda mozga

Svake godine oko 70 milijuna ljudi u svijetu doživi traumatsku ozljedu mozga (TBI), od kojih je 5 milijuna teških ili smrtonosnih slučajeva. Trenutačno ne postoje učinkoviti tretmani za teške ozljede mozga, što dovodi do ozbiljnog utjecaja na kvalitetu života. No, revolucionarna tehnika koju su razvili na Sveučilištu u Oxfordu mogla bi omogućiti prilagođene popravke ozljeda mozga. Istraživači su prvi put pokazali da se neuralne stanice mogu 3D printati kako bi oponašale arhitekturu moždane kore, a svoja su saznanja objavili u časopisu Nature Communications.

Oni su naime proizveli dvoslojno moždano tkivo 3D isprintom ljudskih neuralnih matičnih stanica. Implantirane u rezove mišjeg mozga, stanice su pokazale uvjerljivu strukturnu i funkcionalnu integraciju s tkivom domaćina. Istraživači sad žele dodatno poboljšati tehniku ​​ispisa kako bi stvorili složena višeslojna tkiva moždane kore koja realističnije oponašaju arhitekturu ljudskog mozga. 

Sintetičke spužve upijaju mikroplastiku

Ljudi su tisućljećima koristili osušene prirodne spužve za čišćenje, bojanje, konzumiranje tekućina i meda, čak i kao sredstva za kontracepciju. Sintetičke ili prirodne, spužve u svoje brojne pore izvrsno hvataju sitne čestice. Kineski znanstvenici krenuli su tim tragom i odlučili spužve iskoristiti za borbu protiv onečišćenja mikroplastikom. Nedavno su objavili i studiju u kojoj su opisali razvoj sintetičke spužve koja brzo uklanja i prerađuje mikroskopski plastični otpad. Iako je učinkovitost spužvi varirala u eksperimentima, dijelom ovisno o koncentraciji plastike te kiselosti i slanosti tekućine, optimalni uvjeti omogućili su istraživačima da uklone čak 90 posto mikroplastike. Isprobali su ga u svemu, od vode iz slavine i morske vode do juhe iz lokalnog restorana.

Ove biorazgradive spužvice od škroba i želatine izgledaju poput sljezovih kolačića i toliko su lagane da se pod njima ne savijaju latice cvijeta. Podešavanjem temperature u procesu miješanja spojeva spužve se mogu učiniti više ili manje poroznim. Spužve bi se,smatraju njihovi tvorci, mogle koristiti u postrojenjima za dekontaminaciju i pročišćavanje otpadnih voda, ali i za hvatanje mikroplastike u perilicama rublja.

Osim škroba i želatine, važnih za prehrambenu industriju, spužve bi se mogle izraditi i od drugih materijala poput kitozana, šećer koji se dobiva iz ljuski rakova. I hitozan i škrob i želatina su biorazgradivi, no kineski su inženjeri u izradi spužve koristili formaldehid; riječ je o vrlo otrovnom spoju pa se sad traga za ekološki prihvatljivom alternativom.