حسگرهای کوانتومی برای نسل آینده رابط های مغز و رایانه

اتصال مغز به یک ماشین از دیرباز رؤیای بشر بوده است. آنچه پیش از این علمی تخیلی بود، از بورگ در پیشتازان فضا تا ماتریکس، به لطف ایلان ماسک و مارک زاکربرگ که تعهدات کارآفرینی خود را در حوزه فناوری عصبی قرار دادند، به جریان اصلی تبدیل شد. در ادامه کاربردهای فعلی و آتی رابط‌های مغز و رایانه را تشریح می‌کنیم. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

حسگرهای کوانتومی برای نسل آینده رابط های مغز و رایانه

Soekadar، رئیس گروه تحقیقاتی فناوری عصبی در دانشگاه خیرین پزشکی برلین، در کنفرانس بین‌المللی کاربرد فناوری‌های کوانتومی توضیح داد: «رابط‌های مغز و رایانه (BCI) هر شکلی از فعالیت مغز، خواه الکتریکی، مغناطیسی یا متابولیک را به دستورات کنترلی برای یک ماشین ترجمه می‌کنند. این ماشین می‌تواند یک دستگاه رباتیک باشد یا یک رایانه یا اسکلت بیرونی.

BCI‌ها بر اساس این دانش است که مغز میدان‌های الکتریکی تولید می‌کند که از روی پوست سر اندازه‌گیری می‌شوند و تصویری از فعالیت مغز ما را نشان می‌دهند. از آنجایی که افکار الگوهای مشخصی دارند، می‌توان به رایانه‌ها آموخت تا افکار ما را تشخیص دهند.

BCI تهاجمی

با کمک مدل‌های شبکه عصبی، یادگیری عمیق و کلان داده، BCI‌ها فعالیت مغز را در لحظه ترجمه می‌کنند. در پزشکی از این فناوری برای کاهش علائم آلزایمر، صرع و بیماری پارکینسون، توسعه پروتزهای عصبی، بازگرداندن عملکرد اندام‌های حسی یا در نهایت بهبود شناخت انسان استفاده می‌شود.

یکی از راه‌های دریافت اطلاعات مغزی، کاشت الکترودها در مغز است. Neurolink ایلان ماسک قصد دارد رشته‌هایی در مقیاس میکرون را در مناطقی از مغز بکارد. هر رشته حاوی الکترودهای بسیاری است. این رابط‌های مغز و رایانه فعالیت مغز را ترجمه می‌کنند.

با این حال، چندین اشکال برای اینBCI‌ها وجود دارد. Soekadar هشدار داد: «کاشت BCI خطر عفونت و خونریزی را در پی دارد. تا چند سال پیش، هیچ دستگاهی وجود نداشت که بتوان آن را به طور کامل در مغز کاشت. همیشه یک سیم از سر بیرون می‌آمد. این دستگاه‌ها هیچ گواهی برای استفاده دائمی ندارند.» افزون بر این، بیماران نمی‌توانند از دستگاه‌های چند هزار دلاری در خارج از آزمایشگاه استفاده کنند. این‌ها هیاهو یا برای نشریات بود تا پتانسیل این فناوری را نشان دهند. اما سوژه‌ها واقعاً در زندگی روزمره خود از آنها بهره‌ای نمی‌برند. و اگر بخواهید این وسایل را بردارید نیاز به جراحی دیگری دارد.

این متخصص معتقد است که BCIهای تهاجمی تنها در تعداد کمی از بیماران و عمدتاً برای پژوهش است؛ نه برای استفاده در مقیاس وسیع. وقتی نوبت به انواع اختلالات عصبی و روانپزشکی می‌رسد، نمی‌توان تصور کرد که کاشت میکروالکترودها در مغز یک روش استاندارد باشد.

BCI غیرتهاجمی

اینجاست که پژوهش‌های Soekadar روی حسگرهای کوانتومی نقشی حیاتی ایفا می‌کند. این نسل جدید از حسگرها می‌تواند میدان‌های عصبی مغناطیسی را اندازه بگیرد، موفقیتی که تاکنون تنها یک مغناطیس‌سنج مغزی ثابت می‌توانست به آن دست یابد.

حسگرهای کوانتومی اجازه می‌دهند تا فعالیت مغز از سطح جمجمه با وضوح مکانی و زمانی که پیش از این دست نیافتنی بود، ثبت شود. این سامانه باید کنترل حرکات پیچیده یک ربات یا بازسازی سخنان از فعالیت مغناطیسی مغز را ممکن کند.

گسترده‌ترین مغناطیس‌سنج، پمپ نوری (OPM) است که از اتم‌های گازی به عنوان کاوشگرهای حساس برای اندازه‌گیری کوچکترین میدان‌های مغناطیسی استفاده می‌کنند. افزون‌بر  OPMها، دانشمندان در حال توسعه حسگرهای کوانتومی مبتنی بر الماس هستند. در تئوری، این مغناطیس‌سنج‌های الماسی می‌توانند وضوح بالاتری هم داشته باشند.

کاربرد

به گفته Soekadar، اسکلت‌های بیرونی کمکی، ابزار بالینی مؤثری برای بهبود شرایط زندگی افراد دچار فلج شدید است. با این حال، تاکنونBCI غیرتهاجمی تنها می‌تواند باز و بسته شدن دست را کنترل کند. آنها نمی‌توانند حرکات هر انگشت به تنهایی یا انواع مختلف چنگ زدن را رمزگشایی کنند. افزون‌براین، استفاده مکرر از اسکلت‌های بیرونی منجر به انعطاف‌پذیری عملکردی و ساختاری می‌شود که بهبودی عصبی را به دنبال دارد.

در گام بعدی، هدف پژوهش‌های Soekadar بهبود عملکردهای مغزی مانند حافظه، تنظیم احساسات یا یکپارچگی حسی و حرکتی پیچیده‌تر است. ما می‌توانیم دامنه BCIها را به سمت کاربردهای روانپزشکی گسترش دهیم، برای نمونه افسردگی یا زوال عقل و یا درک علت و ارتباط میان فعالیت‌های مغز و رفتارها.

چشم انداز

BCI های کمکی ابزارهای بالینی مؤثری برای بازیابی حرکت هستند. حسگرهای کوانتومی در حال حاضر امیدوارکننده‌ترین فناوری برای پیشبرد این ابزارها هستند. Soekadar معتقد است برنامه‌های کاربردی رابط‌های مغز و رایانه بسیار گسترده است اما هنوز تعدادی چالش فنی وجود دارد که باید بر آنها تسلط یافت. او در پایان گفت: «اما من بسیار امیدوار هستم که می‌توان در پنج سال آینده بر این چالش‌ها تسلط یافت و حوزه علوم اعصاب و BCI غنی‌تر خواهد شد».


>> رابط مغز و رایانه (BCI) چیست؟

>> رابط های مغز و رایانه چگونه روابط ما با رایانه ها را تغییر میدهند


منبع: healthcare-in-europe

پاسخی بگذارید

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