Robot in miniatura si muove grazie al tessuto neuromuscolare
Rappresentazione grafica dei robot bioibridi Credits: Michael Vincent
Sono vari gli esempi in cui i robot trovano forma e funzionamento ottimali grazie all’ispirazione alla natura. Ma il passo ancora più affascinante è quando robotica e biologia si uniscono. Tra i recenti sviluppi spiccano i “muscoli” artificiali che si alimentano con glucosio ed ossigeno, volti a superare un giorno la dipendenza dalle batterie.
Adesso è il turno dell’introduzione di tessuto neuromuscolare che permetta ai futuri robot di avere maggiore autonomia ed “intelligenza”, nell’acquisire ed elaborare le informazioni provenienti dall’ambiente circostante.
Di cosa si tratta?
Un team di ricervatori dell’Univeristà dell’Illinois ha sviluppato robot microscopici che si muovono e riescono a nuotare grazie a cellule muscolari stimolate da motoneuroni. Tali neuroni hanno inoltre proprietà optogenetiche: una volta esposti alla luce, iniziano a sparare impulsi che attivano le cellule muscolari. Il tutto è descritto nella pubblicazione Neuromuscular actuation of biohybrid motile bots.
Questa rappresenta una seconda generazione di robot ibridi (o, per meglio dire, bioibridi) che segue quella realizzata nel 2014 dallo stesso gruppo di ricerca:
Il nostro primo studio ha dimostrato con successo che i robot, ispirati agli spermatozoi, potevano effettivamente nuotare. Quella generazione di robot a singola coda utilizzava il tessuto cardiaco, che batte in maniera autonoma, e non riuscivano a percepire l’ambiente circostante o a prendere qualsiasi decisione.
Spiega il professor Taher Saif, a capo della ricerca insieme al professor Rashid Bashir.
Credits: L. Brian Stauffer
In questa nuova generazione, oltre ad una coda in più, è arrivato quindi anche il controllo neurale.
Il corpo del robot è costituito da uno scaffold morbido autoportante, realizzato in polidimetilsilossano, che può essere modellato in strutture miscoscopiche e può resistere alle contrazioni in gioco.
I mioblasti incorporati nella matrice extracellulare si auto-organizzano in un tessuto muscolare guidato dalla geometria dell’impalcatura. I motoneuroni, derivanti da cellule staminali di topo, estendono successivamente verso il muscolo e lo innervano, sviluppando unità neuromuscolari funzionali.
La capacità di guidare l’attività muscolare attraverso i neuroni apre la strada a un’ulteriore integrazione delle unità neurali all’interno dei sistemi bioibridi. Data la nostra comprensione del controllo neurale negli animali, potrebbe essere possibile andare avanti con la progettazione neuromuscolare bioibrida utilizzando un’organizzazione gerarchica di reti neurali.
Commenta Saif.