Как и зачем ухо саранчи вживили киборгу?

Многие насекомые — хотя и не все разновидности — обладают тимпанальными органами (органами слуха) в различных частях тела, от основания крыльев и ног до брюшка. Последнее как раз и было местом расположения слухового органа, который использовали в исследовании, опубликованном в издании Sensors. 

Ученые из Тель-Авивского университета применили гибридный биотехнологический подход, чтобы объединить роботизированное устройство с органом слуха саранчи и создать то, что они назвали Ear-Bot. А результатом, по их словам, стало создание «долговечного миниатюрного сенсорного устройства», способного работать как часть биогибридного робота. 

Почему именно органы слуха саранчи? Дело в том, что это гениально простые, но чувствительные датчики. Они небольшие, легкие, адаптируются к чрезвычайно разнообразным средам и характеризуются низким энергопотреблением.

Ученые использовали последние разработки в области микрофизиологических систем, также известные как органы-на-чипе, чтобы создать модульную тканевую опору и специальный алгоритм для анализа сигналов. Затем микрожидкостный чип, подобный тем, которые широко применяются в нанотехнологиях, был интегрирован в ухо саранчи. 

Чип был разработан таким образом, чтобы обеспечить долгосрочную жизнеспособность уха — биологический материал снабжался кислородом и питательными веществами и продолжал функционировать, несмотря на то, что больше не был прикреплен к живому хозяину. При этом чип разместили на небольшой движущейся роботизированной платформе. Затем его оснастили небольшим набором электродов, которые передавали информацию, полученную из уха саранчи, обратно на робота.

Согласно исследованию, нейронные сигналы, реагирующие на звуковые импульсы, улавливались и записывались ухом саранчи и передавались роботу, контролируя его движение. 

Для создания Ear-Bot разработчики использовали материнскую плату в паре с небольшим модульным преобразователем и микроконтроллером, а также два небольших двигателя постоянного тока, которые приводили в действие колеса устройства. Робот был запрограммирован довольно просто: он двигался вперед при обнаружении одного звукового импульса и назад — при обнаружении двух.

В ходе эксперимента удалось продемонстрировать, как роботизированные сенсорные элементы могут управляться звуком, обрабатываемым биологическими «ушами», или в конкретном случае брюшными ушами саранчи. 

Эта концепция может быть доработана для использования других продвинутых биологических сенсорных систем. Среди возможных применений — обнаружение взрывчатых веществ и химикатов, а также прогнозирование сейсмических событий и землетрясений. Все это — малоизученные способности, которыми, по-видимому, обладают многие животные.