Добелл напоминает, что развитие любого искусственного органа происходит постепенно: "Вначале возникает предположение, затем появляется надежда и только потом открываются перспективы. Несомненно, что сенсорные протезы уже перешли от стадии задумок к той стадии, когда появляется надежда". Будем надеяться, что перспективы откроются в ближайшем будущем.
Некогда единственным приспособлением для тугоухих был слуховой рожок. Похожий на воронку рожок приносил некоторую пользу тем, чей слух пострадал от окостенения, или оссификации, трех основных слуховых косточек среднего уха (молоточка, наковальни и стремечка); с увеличением жесткости косточки все хуже передают звуковые колебания через внутреннее ухо в мозг. Такой вид потери слуха носит скорее механический характер, в отличие от повреждений слухового нерва или внутреннего уха, поэтому приспособления, усиливающие звук, попросту увеличивают амплитуду звуковых колебаний и частично компенсируют потерю слуха, обусловленную окостенением косточек среднего уха. Но слуховой рожок усиливает звук очень незначительно, и нужны были другие усилители.
Когда Сэмюэл Морзе в 1837 г. изобрел телеграф и появилась целая сеть коммерческих телеграфных станций, электричество вошло в быт и стало широко применяться. Александер Грейам Белл, оценив колоссальные возможности, заключавшиеся в передаче сигналов посредством электричества, начал поиски способа преобразования звуковых колебаний в электрические и обратно. Он не ставил себе цель — изобрести телефон, а хотел помочь людям, потерявшим слух. В 1876 г. Белл сумел добиться превращения звуковых сигналов в электрические импульсы и обратно, в результате чего появился телефон, а не слуховой аппарат. Но это в высшей степени полезное изобретение Белла не могло усиливать звук. В 1885 г. был изобретен электрический трансформатор и стало возможным эффективное усиление звука. В 1902 г. Миллер Рис Хатчинсон сконструировал первый электрический слуховой аппарат. Со временем транзисторы и микроминиатюрные схемы позволили сделать аппарат настолько компактным, что он помещается в слуховом проходе или за ухом.
Но хотя множество случаев тугоухости может быть облегчено при помощи слуховых аппаратов, по подсчетам, 300 000 американцев страдают более серьезными формами глухоты, которые требуют совершенно иного подхода. Зачастую задача решается простой имплантацией бионического эквивалента поврежденных слуховых косточек. Такая операция разработана в 1952 г. д-ром Сэмюэлем Розеном в Нью-Йорке. Тефлоновый заменитель, напоминающий короткий штифтик с круглой головкой, вводится а среднее ухо через крохотное отверстие в барабанной перепонке, а поврежденные слуховые косточки удаляются. Один конец имплантированного "штифта" касается "окошечка" улитки, находящейся во внутреннем ухе, а другой — барабанной перепонки. Достигая барабанной перепонки, звуковые колебания преобразуются в механические и передаются к отверстию ("окошечку") внутреннего уха через новую искусственную деталь. Жидкость, находящаяся внутри улитки, передает колебания дальше, и они раздражают мельчайшие нервные окончания, которые преобразуют механические звуковые колебания а электрические импульсы, посылаемые в мозг. Во многих случаях имплантат Розена восстанавливает слух почти до нормального. В одних только США ежегодно проводится около 5000 таких операций.
Но во многих случаях глухота появляется из-за неспособности нерва воспринимать звуковые колебания из внутреннего уха и превращать их в электрические импульсы. Тефлоновый имплантат в таких случаях не поможет — нужно искать другие способы восстановления слуха. Группа исследователей под руководством д-ра Уильяма Хауза из Института исследования слуха в Лос-Анджелесе проводит эксперименты с бионическим электронным имплантатом, который преобразует звук в электрические колебания, непосредственно поступающие в слуховые участки коры головного мозга.
Электронное "ухо" состоит из миниатюрного микрофона и усилителя, который превращает звук в очень слабый электрический ток. Это электронное устройство вживляется прямо в ухо, заменяя собой и барабанную перепонку, и косточки среднего уха. Слуховые нервы передают информацию в мозг посредством сложного процесса преобразования химической энергии в электрическую. Бионический имплантат, выполняющий функции искусственной барабанной перепонки, среднего уха и слухового нерва, располагается во внутреннем ухе возле поврежденного слухового нерва и путем электрического раздражения заставляет его нести звуковую информацию в мозг. В предварительных экспериментах изобретение Хауза позволило совершенно глухим людям различать звуки телефонного или квартирного звонка. Пока исследователям не удалось добиться того, чтобы глухие различали звуки обычной речи, но надо надеяться, что по мере совершенствования аппаратов результаты будут улучшаться.
Все недостатки обычных слуховых аппаратов — невысокая точность воспроизведения звука, плохая обратная связь, необходимость точной пригонки по форме уха и видимый снаружи прибор — будут устранены при создании полностью вживляемого устройства. Уже сейчас такой слуховой аппарат вполне осуществим, не хватает только миниатюрного перезаряжающегося аккумулятора в качестве источника питания этого "внутреннего уха". Современные батарейки требуемого размера недостаточно долговечны и "садятся" через несколько недель, а заменять батарейку хирургическим путем каждые две недели нецелесообразно.
Но совсем недавно была создана батарейка для искусственного кардиостимулятора, которую можно заряжать, не извлекая из тела больного. И хотя она слишком громоздка для вживления в ухо, д-р Ричард Гуд из Станфордского медицинского центра, изобретатель слухового имплантируемого аппарата, надеется, что скоро удастся сконструировать батарейки размером с небольшую монету или даже меньше. В 1976 г. Гуд заявил, что появления в продаже готовой к употреблению модели вживляемого слухового аппарата следует ожидать в ближайшие пять лет.
За последнюю четверть века деревянная нога Длинного Джона Сильвера превратилась в нечто более близкое к бионическим конечностям Стива Остина, героя "Человека стоимостью в шесть миллионов долларов". Большинство усовершенствований бионических рук обязано своим появлением исследованиям Комиссии по атомной энергии (КАЭ), начатым в 50-х годах.
С развитием ядерной техники приходилось изобретать способы, которые позволяли бы технику на расстоянии достаточно точно и эффективно манипулировать с радиоактивными веществами. Например, для формирования капсул с плутонием заданного веса требуется высокая точность, а для того, чтобы поднимать свинцовый контейнер, нужна огромная сила. Первое бионическое приспособление для этой цели представляло собой металлическую "перчатку", точно пригнанную по руке техника, который находился в экранированном помещении и следил за результатами своих действий через толстенные стекла. Перчатка была связана сложными электронными устройствами с мощными гидравлическими манипуляторами во внутреннем помещении. Чувствительные датчики в перчатке измеряли каждое движение техника и посылали электрические импульсы к гидравлическим насосам, двигавшим манипуляторы.
Манипуляторы могли вращаться, захватывать, наливать жидкость и повторять почти любое движение человеческой руки. Необходимо было, чтобы они очень точно чувствовали давление, иначе легкое движение руки техника могло раздавить какой-нибудь ценный ядерный компонент. Для таких тонких работ были созданы чувствительные к давлению сенсоры из пьезоэлектрических кристаллов — тех самых, которые давно используются в звукоснимателях проигрывателей для преобразования вибраций иглы в электрические сигналы.