پژوهشگران دانشگاه مینه‌سوتا فناوری دقیق‌تر و کمتر تهاجمی ابداع کرده‌اند که به افراد قطع عضو اجازه میدهد با استفاده از سیگنال‌های مغزی، بازوی رباتیک خود را حرکت دهند. آنها یک دستگاه کوچک و قابل کاشت ساخته‌اند که به عصب محیطی بازوی فرد متصل می‌شود. وقتی این دستگاه با رایانه هوش مصنوعی و بازوی رباتیک ترکیب شود، می‌تواند سیگنال‌های مغزی را بخواند و تفسیر کند و به افراد دچار قطع عضو فوقانی اجازه میدهد تنها با استفاده از افکار خود، بازوی رباتیک را کنترل کنند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
مشکل پروتزهای تجاری فعلی
بسیاری از اندام‌های مصنوعی تجاری فعلی از یک کابل و سامانه مهاری استفاده می‌کنند که توسط شانه‌ها یا قفسه سینه کنترل می‌شود و اندام‌های پیشرفته‌تر از حسگرهایی برای تشخیص حرکات ماهیچه‌ای ظریف در اندام موجود بیمار در بالای دستگاه استفاده می‌کنند. اما، هر دو گزینه ممکن است دست و پا گیر باشند و به ماه‌ها تمرین نیاز داشته باشند تا افراد قطع عضو یاد بگیرند چگونه آنها را حرکت دهند.
پژوهشگران دپارتمان مهندسی زیست پزشکی دانشگاه مینه‌سوتا، با کمک همکاران صنعتی، یک دستگاه کوچک و قابل کاشت ساخته‌اند که به عصب محیطی بازوی فرد متصل می‌شود. وقتی این دستگاه با رایانه هوش مصنوعی و یک بازوی رباتیک ترکیب شود، می‌تواند سیگنال‌های مغزی را بخواند و تفسیر کند و به افراد قطع عضو فوقانی اجازه میدهد تنها با استفاده از افکار خود، بازو را کنترل کنند.
آخرین مقاله این پژوهشگران در مجله مهندسی عصبی منتشر شده است.
Jules Anh Tuan Nguyen، پژوهشگر فوق دکترا و دانش‌آموخته‌ی دکترای مهندسی زیست پزشکی دانشگاه مینه‌سوتا، می‌گوید: «این بسیار شهودی‌تر از هر سامانه تجاری موجود است. با دیگر سامانه‌های تجاری پروتز، وقتی افراد قطع عضو می‌خواهند انگشت خود را حرکت دهند، در واقع به حرکت انگشت فکر نمی‌کنند. آنها سعی می‌کنند ماهیچه‌های بازوی خود را فعال کنند، زیرا این چیزی است که سامانه تشخیص میدهد. این سامانه‌ها نیاز به یادگیری و تمرین بسیاری دارند. برای فناوری ما، چون سیگنال عصبی را به طور مستقیم تفسیر می‌کنیم، قصد بیمار را می‌دانیم. اگر افراد می‌خواهند انگشت خود را حرکت دهند، تنها کاری که باید انجام دهند این است که به حرکت آن انگشت فکر کنند».
فناوری تراشه‌های عصبی
Nguyen حدود ۱۰ سال است که روی این پژوهش با پروفسور Zhi Yang، دانشیار گروه مهندسی زیست پزشکی دانشگاه مینه‌سوتا کار کرده است و یکی از توسعه دهندگان کلیدی فناوری تراشه‌های عصبی بود.
این پروژه در سال ۲۰۱۲ آغاز شد، زمانی که Edward Keefer، عصب‌شناس و مدیر عامل شرکت Nerves Incorporated، با Yang برای ایجاد یک ایمپلنت عصبی که می‌تواند به افراد قطع عضو کمک کند، همکاری کرد. این زوج از آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی دولت ایالات متحده (دارپا) کمک مالی دریافت کردند و از آن زمان تاکنون چندین آزمایش بالینی موفق با افراد قطع عضو انجام داده‌اند.
همچنین پژوهشگران با دفتر تجاری‌سازی فناوری دانشگاه مینه‌سوتا برای ایجاد استارتاپی به نام Fasikl، بازی با کلمه “fascicle” که به مجموعه‌ای از رشته‌های عصبی اشاره دارد، همکاری کردند تا این فناوری را تجاری کنند.
Nguyen گفت: «این واقعیت مهم است که ما می‌توانیم بر افراد تأثیر بگذاریم و روزی زندگی بیماران را بهبود ببخشیم. توسعه فناوری‌های جدید سرگرم‌کننده است، اما اگر تنها در آزمایشگاه آزمایش می‌کنید، به طور مستقیم بر کسی تأثیر نمی‌گذارد. به همین دلیل است که ما می‌خواهیم در دانشگاه مینه‌سوتا باشیم و در آزمایش‌های بالینی مشارکت کنیم. سه یا چهار سال، من این افتخار را داشتم که با چندین بیمار انسانی کار کنم. وقتی بتوانم به آنها کمک کنم انگشت خود را حرکت دهند یا به آنها کمک کنم کاری را انجام دهند که پیش از این فکر نمی‌کردند ممکن باشد، واقعاً احساساتی می‌شوم».
بخش بزرگی از چیزی که موجب می‌شود این سامانه در مقایسه با فناوری‌های مشابه به خوبی کار کند، ترکیب هوش مصنوعی است که از یادگیری ماشینی برای کمک به تفسیر سیگنال‌های عصبی استفاده میکند.
کاربردی فراتر از معلولان قطع عضو
Yang گفت: «هوش مصنوعی توانایی فوق‌العاده‌ای برای کمک به توضیح بسیاری از روابط دارد. این فناوری به ما امکان میدهد تا داده‌های انسانی و عصبی را با دقت ثبت کنیم. با این نوع داده‌های عصبی، سامانه هوش مصنوعی می‌تواند شکاف‌ها را پر کند و تعیین کند که چه اتفاقی در حال رخ دادن است. این چیز بزرگی است، اینکه بتوانیم این تراشه جدید را با فناوری هوش مصنوعی ترکیب کنیم. این می‌تواند پاسخ بسیاری از پرسش‌هایی باشد که پیش از این نمی‌توانستیم به انها پاسخ دهیم».
این فناوری نه تنها برای افراد قطع عضو، بلکه برای سایر بیمارانی که از اختلالات عصبی و دردهای مزمن رنج می‌برند نیز مزایایی دارد. Yang آینده‌ای را می‌بیند که در آن جراحی‌های تهاجمی مغز دیگر مورد نیاز نخواهد بود و به جای آن می‌توان به سیگنال‌های مغزی از طریق عصب محیطی دسترسی داشت.
به علاوه، تراشه قابل کاشت کاربردهایی دارد که فراتر از پزشکی است.
در حال حاضر، این سامانه برای اتصال به رابط هوش مصنوعی بیرونی و بازوی رباتیک به سیم‌هایی نیاز دارد که از روی پوست عبور می‌کنند. اما، اگر تراشه بتواند از راه دور به هر رایانه‌ای متصل شود، به انسان این توانایی را میدهد که دستگاه‌های شخصی خود – مانند ماشین یا تلفن – را با ذهن خود کنترل کند.
Yang گفت: «برخی از این چیزها در حال رخ دادن هستند. بسیاری از پژوهش‌ها از آنچه در دسته “فانتزی” نامیده می‌شود به دسته علمی منتقل می‌شوند». این فناوری به طور قطع برای افراد قطع عضو طراحی شده است، اما اگر در مورد پتانسیل واقعی آن صحبت کنید، می‌تواند برای همه ما قابل اجرا باشد.
>> این اسکلت بیرونی به افراد دچار قطع عضو کمک میکند با تلاش کمتری راه بروند
>> توسعه پروتز های عصبی ، گامی موثر در بهبود زندگی افراد قطع عضو و آسیب نخاعی
منبع: medicalxpress.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»
