عضلات اصطناعية ذات ذاكرة

سبق وسمعنا عن العضلات الاصناعية والنماذج المختلفة لها لكن مع كل تلك النماذج كانت قدرة هذه العضلات محدودة وغير كافية لمحاكاة سلوك العضلة الطبيعية، وهذا ماحد من استخدامها في هذه المقالة سنتناول نموذج جديد لعضلات أقرب للعضلات الحقيقية وقادرة على التذكر والتعلم ...

طوّر باحثون من جامعة كامبريدج عضلات اصطناعية يمكن أن تقوم بحفظ وتعلم حركات معينة، وهي المرة الأولى التي يتم فيها التحكم بكل من حركة وذاكرة العضلة الاصطناعية مجتمعة.

العضلات الاصطناعية مصنوعة من مواد بلاستيكية ناعمة، و يمكن استخدامها في طيف واسع من التطبيقات التي يمكن أن تحاكي العضلات الطبيعية مثل الروبوتات، والطائرات والهياكل الخارجية بالإضافة إلى التطبيقات الطبية الحيوية.

وبالرغم من أن العضلات الصناعية والبوليميرات يمكن أن تتذكر أشكال محددة بنفسها، إلا أنه لم يسبق أن تم دمج كل من الحركة والذاكرة في نفس المادة، إلا أن الباحثين في كامبريدج توصلوا إلى تلك المادة الفريدة والتي تعرف باسم الذاكرة الالكتروميكانيكية (EMM) للبوليميرات، يمكن لهذه العضلات الاصطناعية المطورة التحكم وتطوير وقراءة وحفظ واستعادة مجموعة من الحركات المتنوعة وبشكل مستقل.

بشكل عام إن العضلات الطبيعية عبارة عن حزم من الألياف التي تمكن الكائنات الحية من الحركة، حيث توجد عند الأحياء الفقارية -والتي يندرج من ضمنها الإنسان- ثلاث أنواع مختلفة من العضلات: هي عضلات القلب، والعضلات اللاإرادية مثل عضلات الأمعاء والمثانة، والعضلات الإرادية مثل عضلات الأطراف والوجه.

إذا تم تكرار حركة معينة ضمن العضلات الإرادية فإنها تحفظ تلك الحركة وتجعلها تتطور كنوع من ما يسمى بـ "ذاكرة العضلة"، على سبيل المثال فإن عازف الكمان الذي يعزف مقطعاً موسيقياً لمرات عديدة سيصبح في نهاية المطاف قادراً على العزف بدون الحاجة للتفكير في هذا الأمر. حيث أن الدماغ يطور ذاكرة إجرائية للحركة، والتي يمكن أن تعطي الأوامر لعضلات الأصابع لأداء الحركات الصحيحة.

هذا النوع من الحركات اللاشعورية يمكن تعلمها من خلال التكرار وتدعى بذاكرة العضلات، ومن الأمثلة اليومية لهذا النوع من حركة العضلات هو قيادة الدراجة الهوائية.

تتكون معظم العضلات الاصطناعية من مواد بولميرية تستطيع أن تغير حجمها أو شكلها عندما تتلقى إشارات كهربائية.

يمكن إعادة إنتاج هذه العضلات - وبتقريب مقبول يوافق العضلات الطبيعة- من مواد صناعية وذلك من خلال عدد من الآليات والمنبهات.

يقول الباحثون:" تمتلك عضلات الحيوانات القدرة على التحكم بالحركة وتطوير ذاكرة العضلة في الأنسجة نفسها، لكن حتى الآن لم يكن ممكناً تطوير هذه الوظائف المتعددة في العضلات الاصطناعية "

لكن بإجراء عملية تعديل كيميائي لشرائح من مواد تجارية رقيقة وقابلة للانحناء - كانت مستخدمة في البطاريات وخلايا الوقود- ومن ثم أجراء عملية برمجة لمجموعة متنوعة من الأشكال ضمن درجات حرارة مختلفة وإعطاء أوامر للعضلة الاصطناعية لتذكر الحركة المرتبطة بكل شكل، أصبحت هذه العضلات قادرة على استرداد هذه الحركات الواحدة تلو الأخرى عند طلبها، وذلك من خلال الرجوع إلى درجات الحرارة التي تم استخدامها لبرمجة هذه العضلات.

إن تحولات الشكل والحركة هي تحولات عكوسة، أي يمكن استعادة الوضعيات وإعادة تنفيذها لآلاف المرات وذلك عن طريق تطبيق جهود دخل منخفضة (تتراوح بين 1 و2 فولط)، هذه الجهود المنخفضة ومع التوافق الحيوي المحتمل للعضلات يمكن أن تقود إلى أجهزة حيوية قابلة للزراعة.

وحالياً يقوم الباحثون في كامبريدج بتطوير منهجية عامة لصناعة عضلات تستطيع القيام بمجموعة متنوعة من الوظائف.

هل ستحسن هذه التقنية من تطبيقات الأعضاء الاصطناعية وهل ستستخدم حقاً داخل الجسم وما مدى توافقية هذه المواد حيوياً مع جسم الإنسان أسئلة تنتظر المزيد من البحوث للإجابة عليها ...

*المواد ذات الذاكرة (المواد الذكية): هي المواد التي تستطيع أن تعود من حالة التشكيل المؤقتة إلى الحالة الأصلية الدائمة وذلك عن طريق عوامل خارجية كالحرارة أو الإشارات الكهربائية أو الضغط أو...... الخ، يمكن أن تكون هذه المواد معدنية أو لا معدنية (بوليميرية).

هل يمكن ان تزود الروبوتات بعضلات هنا

المصدر: هنا

مصدر الصورة: هنا