रोबोटिक्स और भौतिक एआई
शोधकर्ताओं ने रैट मांसपेशी और रीढ़ की हड्डी के ऊतक के साथ छोटे “स्पिनोबोट्स” विकसित किए
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रोबोटिक्स में एक अजीब और महत्वपूर्ण विकास में, इलिनोइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने रैट मांसपेशी और रीढ़ की हड्डी के ऊतक द्वारा संचालित छोटे “स्पिनोबोट्स” विकसित किए हैं जो चलने में सक्षम हैं। वे नरम, 3डी-प्रिंटेड हाइड्रोजेल स्केलेटन पर मौजूद हैं।
नई खोज से पहले, जैविक रोबोट सimple मांसपेशी संकुचन पर निर्भर थे जो आगे बढ़ने के लिए। इन नए रोबोटों में रीढ़ की हड्डी का उपयोग करके, वे अधिक प्राकृतिक लय के साथ चल सकते हैं।
मार्था गिलेट्टे अध्ययन के नेता और सेल और विकासात्मक जीव विज्ञान के प्रोफेसर हैं।
“यह इंटरैक्टिव जैविक उपकरणों की दिशा में एक दिशा की शुरुआत है जो न्यूरोकंप्यूटिंग और पुनर्स्थापना चिकित्सा के लिए अनुप्रयोग हो सकते हैं,” गिलेट्टे ने कहा।
परिणाम एपीएल बायोइंजीनियरिंग पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं।
स्पिनोबोट्स बनाना
स्पिनोबोट्स बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने पहले छोटे स्केलेटन को प्रिंट किया। इसमें दो पोस्ट थे जो पैर की तरह काम करते थे, साथ ही एक लचीला “रीढ़” था। स्केलेटन को तब मांसपेशी कोशिकाओं के साथ बीज दिया गया जो मांसपेशी ऊतक में विकसित हुए, और एक रैट से लुम्बर रीढ़ की हड्डी का एक खंड लिया गया और उसमें एकीकृत किया गया।
कॉलिन कॉफमैन एक स्नातक छात्र और पत्र के पहले लेखक हैं।
“हमने विशेष रूप से लुम्बर रीढ़ की हड्डी का चयन किया क्योंकि पिछले काम ने दिखाया है कि यह निचले अंगों के लिए बाएं-दाएं विचलन को नियंत्रित करने वाले सर्किट का घर है,” कॉफमैन ने कहा। “एक इंजीनियरिंग दृष्टिकोण से, न्यूरॉन्स जटिल, समन्वित मांसपेशी आंदोलनों को चलाने के लिए आवश्यक हैं। सबसे बड़ा बाधा यह था कि किसी ने पहले कभी एक संपूर्ण रॉडेंट रीढ़ की हड्डी को संस्कृति में नहीं रखा था।”
रीढ़ की हड्डी एकीकरण के लिए एक विधि का डिज़ाइन करना
शोधकर्ताओं ने रीढ़ की हड्डी को निकालने और संस्कृति करने के लिए एक विधि विकसित की, साथ ही इसे रोबोट पर एकीकृत करने के लिए मांसपेशी और तंत्रिका ऊतकों को एक साथ संस्कृति करने के लिए। जब उन्होंने ऐसा किया, तो उन्हें यह सुनिश्चित करना था कि न्यूरॉन्स मांसपेशी के साथ जंक्शन बनाते हैं।
नई विधि को डिज़ाइन करने के बाद, शोधकर्ताओं ने स्पिनोबोट्स में मांसपेशी संकुचन का अवलोकन किया। इसका मतलब था कि न्यूरो-मस्कुलर जंक्शन वास्तव में बने थे, और दो अलग-अलग प्रकार की कोशिकाएं संवाद कर रही थीं। रीढ़ की हड्डी को काम करने के लिए, जो चलने के लिए आवश्यक है, शोधकर्ताओं ने ग्लूटामेट का उपयोग किया। ग्लूटामेट एक न्यूरोट्रांसमीटर है जो तंत्रिकाओं को मांसपेशी को संकुचित करने के लिए संकेत देने में मदद करता है।
ग्लूटामेट के कारण मांसपेशी संकुचित हुई और पैर एक प्राकृतिक लय में चलने लगे, और एक बार यह हटा दिया गया, तो स्पिनोबोट्स चलने बंद हो गए।
शोधकर्ताओं के लिए अगले चरण स्पिनोबोट्स की गति को और अधिक प्राकृतिक बनाने के लिए हैं। उनकी आशा है कि छोटे स्केल पर रीढ़ की हड्डी एकीकरण का उपयोग करके परिधीय तंत्रिका तंत्र के इन विट्रो मॉडल बनाए जा सकते हैं।
“परिधीय तंत्रिका तंत्र — रीढ़ की हड्डी, बाहर निकलने वाले और मांसपेशी में तंत्रिका — के इन विट्रो विकास से शोधकर्ता न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों जैसे एएलएस का अध्ययन वास्तविक समय में और अधिक आसानी से कर सकते हैं,” कॉफमैन ने कहा। “इसके अलावा, यह प्रौद्योगिकी का उपयोग सर्जिकल प्रशिक्षण उपकरण के रूप में किया जा सकता है, वास्तविक जैविक ऊतक से बने अभ्यास डमी से लेकर वास्तव में सर्जरी करने में मदद करने तक। ये अनुप्रयोग अभी दूर के भविष्य में हैं, लेकिन एक संपूर्ण रीढ़ की हड्डी सर्किट को शामिल करना एक महत्वपूर्ण कदम है।”
