گروهی از پژوهشگران دانشگاه کارنگی‌ملون با همکاری دانشگاه مینه‌سوتا به پیشرفتی دست یافتند که می‌تواند به بیماران معلول و کسانی که دارای اختلالات حرکتی هستند کمک شایانی کند. دانشمندان با استفاده از یک رابط مغز و رایانه (BCI) غیرتهاجمی، توانستند برای نخستین بار با موفقیت یک بازوی رباتیک را با ذهن کنترل کنند. در این پژوهش، یک بازوی رباتیک توانست مکان‌نمای روی نمایشگر را با موفقیت دنبال کند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

رابط‌های مغز و رایانه با ایمپلنت مغزی

پیش از این اثبات شده بود که رابط‌های مغز و رایانه (BCI) تنها با استفاده از سیگنال‌های دریافت شده از ایمپلنت‌های مغزی عملکرد خوبی در کنترل دستگاه‌های رباتیک دارند. هنگامی که دستگاه‌های رباتیک با دقت بالا کنترل شوند، می‌توان از آنها برای تکمیل انواع کارهای روزمره استفاده کرد. اگرچه تا به حال رابط‌های مغز و رایانه تنها با ایمپلنت‌های تهاجمی مغزی موفق به کنترل مداوم بازوهای رباتیک شده‌اند. ایمپلنت‌های تهاجمی نیاز به مقدار قابل توجهی تخصص پزشکی و جراحی دارد تا به درستی نصب و راه‌اندازی شود. همچنین هزینه و خطرات احتمالی برای افراد به همراه خواهد داشت. به همین دلیل استفاده از آنها تنها به چند مورد بالینی محدود شده است.

چالش فناوری‌های غیرتهاجمی

یک چالش بزرگ در پژوهش‌های مربوط به رابط‌های مغز و رایانه ایجاد فناوری کمتر تهاجمی یا حتی کاملاً غیرتهاجمی است که به بیماران معلول اجازه می‌دهد با استفاده از اندیشه‌های خود، محیط پیرامون و اندام‌های خود را کنترل کنند. چنین فناوری BCI غیرتهاجمی، اگر موفق باشد، برای بیماران متعدد و حتی همه افراد بسیار ضروری است.

رابط‌های مغز و رایانه که از حسگرهای بیرونی غیرتهاجمی به جای ایمپلنت مغزی استفاده می‌کنند، سیگنال‌های نویزی را دریافت می‌کنند. این سیگنال‌ها منجر به دقت و کنترل کمتری روی دستگاه‌ها می‌شود. پژوهشگران BCI پیشروی کرده‌اند و تمرکز خود را روی یک فناوری کمتر تهاجمی یا غیرتهاجمی نگه داشته‌اند که می‌تواند روزانه و به طور پیوسته به بیماران کمک کند.

Bin He، پروفسور و مدیر بخش مهندسی زیست پزشکی دانشگاه کارنگی‌ملون، به دنبال دستیابی به این هدف کلیدی است. او می‌گوید: «پیشرفت‌های عمده‌ای در دستگاه‌های رباتیک کنترل شونده با ذهن با استفاده از ایمپلنت‌های مغزی انجام شده است. این عالی است. اما هدف نهایی فناوری غیرتهاجمی است. پیشرفت در رمزگشایی عصبی و کنترل بازوهای رباتیک پیامد عمده‌ی توسعه ربات‌های عصبی غیرتهاجمی خواهد بود».

او با استفاده از روش‌های شناختی جدید و یادگیری ماشین توانسته است به سیگنال‌های عمیق مغزی دسترسی پیدا کند و کنترل دقیق‌تری روی بازوی رباتیک داشته باشد. او با تصویربرداری عصبی غیرتهاجمی و ردیابی پیوسته الگوها توانسته بر سیگنال‌های EEG نویزی غلبه کند. این امر به طور قابل توجهی موجب بهبود رمزگشایی عصبی مبتنی بر EEG و تسهیل کنترل سریع و لحظه‌ای دستگاه‌های رباتیک می‌شود.

«این پژوهش فناوری‌ را نمایش می‌دهد که در آینده می‌تواند موجب توسعه فناوری‌های کمکی متعدد شود که به همه کمک خواهد کرد درست شبیه تلفن‌های هوشمند»

رابط‌های غیرتهاجمی مغز و رایانه

Bin He برای نخستین بار نشان داد که با استفاده از یک BCI غیرتهاجمی می‌توان یک بازوی رباتیک را برای ردیابی پیوسته مکان‌نمای روی نمایشگر کنترل کرد. پیش از این از رابط‌های مغز و رایانه غیرتهاجمی برای دنبال کردن حرکات گسسته مکان‌نما استفاده شده است. اکنون این بازوی رباتیک مکان‌نما را به طور پیوسته دنبال می‌کند.

گروه در مقاله‌ی منتشر شده در Science Robotics چارچوب جدیدی را توصیف می‌کند که مولفه‌های مغزی و رایانه‌ای BCI را با افزایش تعامل کاربر، آموزش و همچنین بهبود مکانی داده‌های عصبی غیرتهاجمی از طریق تصویربرداری EEG بهبود داده است. این پژوهش نشان می‌دهد که روش منحصر به فرد گروه برای حل این مشکل نه تنها موجب بهبود یادگیری BCI تا ۶۰٪ برای وظایفی غیر از وظایف متداول شد، بلکه موجب بهبود ردیابی مستمر یک مکان نما تا ۵۰۰٪ شده است.

کاربرد رابط‌های مغز و رایانه

این فناوری دارای برنامه‌های کاربردی است که می‌تواند به افراد مختلف کمک کند. با ارائه کنترل ذهنی امن و غیرتهاجمی دستگاه‌های رباتیک می‌توان به افراد اجازه برقراری ارتباط با محیط و کنترل آنها را داد. این فناوری تا به حال روی ۶۸ فرد سالم مورد آزمایش قرار گرفته است. از جمله کنترل دستگاه مجازی و کنترل بازوی رباتیک برای ردیابی پیوسته. این فناوری به طور مستقیم برای بیماران قابل استفاده است و گروه در نظر دارد تا در آینده نزدیک آزمایش‌های بالینی را انجام دهد.

Bin He گفت: «برخلاف چالش‌های فنی در استفاده از سیگنال‌های غیرتهاجمی، ما در تلاشیم این فناوری ایمن و اقتصادی را در دسترس افرادی که به آن نیاز دارند قرار دهیم. این پژوهش نشان دهنده یک گام مهم در رابط‌های مغز و رایانه غیرتهاجمی است. فناوری که ممکن است تبدیل به یک فناوری فراگیر برای کمک به همه شود، مانند گوشی‌های هوشمند».

بیشتر بخوانیم:

>>نتایج مهم رابط های مغز و ماشین

>>فناوری پروتز عصبی (Neuroprosthetic) ، آینده اندام مصنوعی

>>تبدیل افکار و فعالیت های مغزی به گفتار

منبع: scienceandtechnologyresearchnews