آزمایش نخستین رابط بیسیم مغز و رایانه روی انسان

پژوهشگران BrainGate در یک گام مهم برای دستیابی به سامانه رابط مغز و رایانه درون قشری، یک شرکت کننده را قادر ساختند تا از فرستنده بی‌سیم سیگنال‌های عصبی استفاده کند. رابط‌های مغز و رایانه (BCI) یک فناوری کمکی در حال ظهور است که افراد معلول را قادر می‌سازد روی نمایشگر رایانه و تبلت تایپ کنند یا پروتزهای رباتیک را کنترل کنند، تنها با فکر کردن در مورد حرکت بدن خود. سالهاست که رابط‌های مغز و رایانه پژوهشی به کابل‌هایی نیاز دارند تا الکترودهای سنجش فعالیت مغز را به رایانه‌هایی که سیگنال‌ها را رمزگشایی می‌کنند، متصل کند. این نخستین بار است که یک فرد از رابط بی‌سیم مغز و رایانه استفاده می‌کند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

آزمایش نخستین رابط بیسیم مغز و رایانه روی انسان
تصویر یک شرکت کننده با استفاده از رابط بی‌سیم مغز و رایانه. اعتبار: Braingate.org

رابط بی‌سیم مغز و رایانه توسط یک فرد مبتلا به تتراپلژی آزمایش شد

اکنون، برای نخستین بار، شرکت کنندگان در آزمایش بالینی BrainGate که مبتلا به تتراپلژی هستند از یک رابط بی‌سیم مغز و رایانه که درون قشر مغز قرار می‌گیرد، استفاده کردند. این سامانه قادر است سیگنال‌های مغزی را با وضوح تک نورونی و با دقت بالا انتقال دهد. در این روش کابل‌های سنتی با یک فرستنده کوچک در ابعاد حدود ۲ اینچ و وزن کمی بیش از ۱٫۵ اونس جایگزین می‌شوند. این واحد روی سر کاربر قرار دارد و با استفاده از همان پورت مورد استفاده در سامانه‌های سیمی، به یک آرایه الکترود در قشر حرکتی مغز متصل می‌شود.

دو شرکت کننده معلول در کارآزمایی بالینی، از سامانه BrainGate با فرستنده بی‌سیم برای اشاره، کلیک و تایپ بر روی رایانه لوحی استاندارد استفاده کردند. این مطالعه نشان داد که سامانه بی‌سیم سیگنال‌ها را تقریباً با همان دقت سامانه‌های سیمی منتقل می‌کند و شرکت کنندگان به همان دقت و سرعت سامانه‌های سیمی دست یافتند.

جان سیمرال، استادیار مهندسی در دانشگاه براون، عضو BrainGate و نویسنده اصلی این پژوهش، گفت: «ما نشان داده‌ایم که این سامانه بی‌سیم از نظر عملکردی معادل سامانه‌های سیمی است که سال‌ها استاندارد طلایی را در عملکرد رابط‌های مغز و رایانه داشتند. سیگنال‌ها با دقت بالا و مناسب ضبط و منتقل می‌شوند. درواقع ما می‌توانیم از همان الگوریتم‌های رمزگشایی استفاده کنیم که با تجهیزات سیمی استفاده می‌کردیم. تنها تفاوت در این است که افراد دیگر نیازی به اتصال فیزیکی به تجهیزات ما ندارند، این امر امکانات جدیدی را از نظر شیوه استفاده از سامانه فراهم می‌کند».

بازگرداندن استقلال و توانایی حرکت معلولان

پژوهشگران معتقدند این مطالعه گام اولیه اما مهمی در جهت رسیدن به یک هدف مهم در پژوهش‌های BCI است: یک سامانه که داخل قشر حرکتی مغز قرار گرفته و به افراد کمک می‌کند تا استقلال و توانایی حرکت خود را دوباره به دست آورند. در حالی که پیش از این دستگاه‌های بی‌سیم با پهنای باند کمتر گزارش شده بودند، این نخستین دستگاهی است که طیف کاملی از سیگنال‌های ضبط شده توسط یک حسگر درون قشری را انتقال می‌دهد. این سیگنال بی‌سیم با پهنای باند بالا امکان پژوهش‌های بالینی و علوم اعصاب بنیادی انسان را فراهم می‌کند که انجام آن با BCIهای سیمی بسیار دشوارتر است.

با استفاده از این سامانه، می‌توانیم فعالیت مغز را در خانه برای مدت طولانی بررسی کنیم که پیش از این غیرممکن بود.

شرکت کنندگان در این آزمایش، یک مرد ۳۵ ساله و یک مرد ۶۳ ساله، هر دو در اثر ضایعات نخاعی فلج شده بودند. این دو نفر برخلاف بیشتر پژوهش‌های BCI توانستند از این سامانه در خانه‌های خود استفاده کنند. بدون استفاده از کابل، شرکت کنندگان قادر به استفاده مداوم از BCI تا ۲۴ ساعت بودند که داده‌های طولانی مدت از جمله خواب شرکت کنندگان را به پژوهشگران می‌داد.

Leigh Hochberg، رهبر آزمایش بالینی BrainGate، گفت: «ما می‌خواهیم بدانیم که سیگنال‌های عصبی با گذشت زمان چگونه تکامل می‌یابند. با استفاده از این سامانه، ما می‌توانیم فعالیت مغز را در خانه طی دوره‌های طولانی به روشی بررسی کنیم که پیش از این غیرممکن بود. این به ما کمک می‌کند الگوریتم‌های رمزگشایی را طراحی کنیم تا امکان برقراری ارتباط بی‌نقص، بصری و قابل اعتماد برای ارتباط و تحرک افراد معلول فراهم شود».

دستگاه بی‌سیم دانشگاه براون (BWD)

دستگاه مورد استفاده در این مطالعه برای نخستین بار در دانشگاه براون در آزمایشگاه Arto Nurmikko ساخته شد. این دستگاه، دستگاه بی‌سیم براون (BWD) نامیده می‌شود و برای انتقال سیگنال‌های با دقت بالا و کمترین توان مصرفی، طراحی شده است. در مطالعه حاضر، دو دستگاه استفاده شده با هم سیگنال‌های عصبی را با سرعت ۴۸ مگابیت در ثانیه از ۲۰۰ الکترود با عمر باتری بیش از ۳۶ ساعت ثبت کردند.

تصویری از مجموعه فرستنده بی‌سیم

این مطالعه جدید پیشرفت چشمگیر دیگری توسط پژوهشگران BrainGate، یک گروه میان رشته‌ای از پژوهشگران دانشگاه‌های براون، استنفورد و کیس وسترن رزرو، و همچنین مرکز پزشکی امور سربازان پراویدنس و بیمارستان عمومی ماساچوست است. در سال ۲۰۱۲، این گروه پژوهش مهمی را منتشر کرد که در آن شرکت کنندگان در آزمایش بالینی برای نخستین بار قادر به استفاده از پروتزهای رباتیک چند بعدی با کمک BCI بودند. این کار با یک جریان مداوم اصلاحات در سامانه و همچنین پیشرفت‌های بالینی جدید، افراد را قادر به تایپ در رایانه، استفاده از برنامه‌های رایانه لوحی و حتی حرکت اندام‌های فلج شده می‌کند.


بیشتر بخوانیم:

>> ایمپلنت های چاپ سه بعدی ، راه ارتباطی میان مغز و رایانه

>> معلولان کوادری پلژی در رقابت رابط های مغز و رایانه المپیک سایبورگ ها


منبع: brown.edu

«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 *