آزمایش Chesteck برای کنترل مجزای انگشتان دست توسط سیگنال های مغز

برای نخستین بار رایانه دستگاه تعبیه شده انگشتان، سیگنال‌های مغزی را برای حرکات دقیق دست میمون تقسیر می‌کند. این گام کلیدی برای جهت دادن طبیعی‌تر و واکنش در لحظه اندام مصنوعی برای افرادی که اندام خود را از دست داده‌اند، در دانشگاه میشیگان ایجاد شده است. در نوشتار کنونی از مجله فناوری‌های توان افزا وپوشیدنی به صورت مفصل‌تر به این آزمایش خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.

آزمایش Chesteck برای کنترل مجزای انگشتان دست توسط سیگنال های مغز

Cindy Chestek، دانشیار مهندسی زیست پزشکی می‌گوید: «این نخستین بار است که کسی توانسته چندین انگشت را به طور همزمان کنترل کند. ما در مورد یادگیری ماشین با واکنش لحظه‌ای صحبت می‌کنیم که می‌تواند یک انگشت اشاره را مستقل از دیگر انگشتان بر روی اندام مصنوعی حرکت دهد.»

رابط‌های میان مغز و ماشین که قادر به کنترل لحظه ای انواع ابزارهای پیشرفته هستند، توسط موسسات دولتی مانند DARPA و یا شرکت‌های خصوصی مانند شرکت Neuralink ایلان ماسک تولید می‌شود.

تا کنون، کنترل مداوم انگشتان تنها با خواندن فعالیت ماهیچه‌ها امکان‌پذیر بوده است، که در موارد فلج عضلانی نمی‌توان از آن استفاده کرد. اما فناوری‌های فعلی این کنترل را با استفاده از سیگنال‌های مغزی محقق می‌کند که در مقایسه با فناوری های قبل امکان کنترل بر روی کوچکترین حرکات را نیز میسر می‌سازد.

در مقابل، سیستم توسعه یافته در آزمایشگاه Chestek برای یک گونه اولیه پستاندار این امکان فراهم کرد تا به کمک دستکش‌های دیجیتالی حرکات پیچیده‌ای را بر روی صفحه کامپیوتر انجام دهد. این فناوری می‌تواند برای افرادی مفید باشد که از فلج ناشی از آسیب نخاعی، سکته مغزی، ALS یا سایر بیماری های عصبی رنج می‌برند.

شرح آزمایش انجام شده توسط Chestek

Sam Nason، دانشجوی دکترای مهندسی پزشکی میگوید: « ما نه تنها نخستین گروهی بودیم که حرکت انگشتان را به وسیله سیگنال‌های مغزی محقق کردیم، بلکه از روش‌های ضبط و یادگیری ماشینی مناسب برای دستگا‌ههای قابل تعبیه بر روی انگشتان دست استفاده کردیم. ما امیدواریم که طی ۱۰ سال آینده افرادی که اندامشان فلج شده است، با استفاده از این فناوری بتوانند کنترل اندام خود را در اختیار بگیرند.»

این سیستم، سیگنال‌های مغزی را به وسیله یک تراشه الکترودی به ابعاد ۴ میلی متر از ناحیه قشر حرکتی مغز جمع آوری می‌کند. این تراشه ۱۰۰ نقطه تماس کوچک در قشر مغز ایجاد می‌کند و به طور بالقوه ۱۰۰ کانال اطلاعاتی ایجاد می‌کند و گروه  را قادر می‌سازد تا سیگنال‌ها را از سطح نورون دریافت کنند. Chestek می‌گوید، که تراشه‌های مشابهی برای چندین دهه در بدن افراد قرار گرفته و مشکلی ایجاد نکرده است.

ایده اصلی برای انجام این آزمایش، ایجاد سیستمی بوده است که به صورتی سیستماتیک حرکات انگشتان را با استفاده از سیگنال‌های مغزی یاد بگیرد و بتواند انگشتان را مستقل از یکدیگر حرکت دهد.

هدف رنگ آمیزی شده برای حرکت دادن انگشتان دست

این گروه با نشان دادن دو هدف رنگی بر روی صفحه نمایش، به دو میمون، این آزمایش را انجام دادند. اهداف رنگ آمیزی شده‌اند تا نشان دهند که هر هدف مختص کدام انگشت است و به میمون‌ها اجازه می‌دهد آزادانه دستکش دیجیتالی کنترل کنند. میمون‌ها این کار را با استفاده از سیستمی انجام می‌دهند که موقعیت انگشتان آنها را اندازه گیری می‌کند. پاداش میمون‌ها بعد از هر آزمایش آب سیب بوده است.

وقتی میمون‌ها انگشتان خود را حرکت می‌دادند، حسگر تعبیه شده در دستکش‌ها، سیگنال‌های مغز را دریافت و داده‌ها را به رایانه‌هایی منتقل کرده است که از یادگیری ماشین برای پیش بینی حرکت انگشتان استفاده می‌کند. پس از حدود پنج دقیقه آموزش الگوریتم یادگیری ماشین ، از این پیش‌بینی‌ها برای کنترل دستکش‌ها، مستقل از حرکت فیزیکی انگشتان میمون استفاده شده است.

با دسترسی مستقیم به قشر حرکتی مغز، سرعتی که فناوری U-M می‌تواند سیگنال‌ها را ضبط، تفسیر و ارسال کند به زمان واقعی نزدیک می‌شود. در برخی موارد حرکتی که میمون ۰٫۵ ثانیه زمان می‌برد تا انجام دهد، از طریق رابط در ۰٫۷ ثانیه می‌تواند تکرار شوند.

Nason می‌گوید: « نشان دادن این قابلیت های جدید برای رابط های میان ماشین و مغز همزمان با سرمایه گذاری های تجاری بزرگ برای توسعه سخت افزارهای جدید، بسیار هیجان انگیز است. من فکر میکنم واین رویدادها خیلی سریع‌تر از آنچه مردم فکر میکنند اتفاق بیوفتد.» این گروه در تلاش است تا این آزمایش‌ها را از سال آینده بر روی یک نمونه انسانی انجام دهد.


کنترل حرکات و حس لامسه بازوی رباتیکی توسط مغز
کنترل بازوهای رباتیک بر اساس واقعیت افزوده و رابط مغز و رایانه


منبع: medicalexpress

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *