میمون‌ها یک صندلی چرخدار را با افکار خود هدایت می‌کنند

رابط مغز-ماشین ، میمون‌ها یک صندلی چرخدار را با افکار خود هدایت می‌کننددانشمندان دانشگاه Duke یک رابط مغز-ماشین بی‌سیم را به نمایش گذاشتند که به میمون‌ها اجازه می‌دهد یک صندلی چرخدار رباتیک را با افکار خود هدایت کنند. این نخستین ایمپلنت رابط مغز-ماشین طولانی مدت است که سیگنال‌های با کیفیت را برای کنترل دقیق حرکت‌های صندلی چرخدار به صورت زمان واقعی تولید می‌کند.

دکتر Miguel Nicolelis استاد عصب‌شناسی دانشگاه Duke که این پژوهش منتشر شده در مقالۀ  Scientific Reports را رهبری کرد می‌گوید:

«این نخستین رابط مغز-ماشین بی‌سیم برای به حرکت درآوردن کل بدن است. حتی بیماران به شدت ناتوان که نمی‌توانند هیچ یک از اعضای بدنشان را حرکت دهند نیز می‌توانند روی یک صندلی چرخدار قرار گرفته و از این دستگاه برای حرکت استفاده کنند.»

دکتر Nicolelis و همکارانش با پژوهشی در سال ۱۹۹۹ روی موش‌ها پیشگام رابط‌های مغز-ماشین بودند. از آن زمان، پژوهشگران چندین آزمایش انجام داده‌اند که در آنها پستانداران سیگنال‌های مغزی را برای کنترل بازوهای مصنوعی، دستگاه‌های پیشرفته و رایانه‌ها و حتی دریافت سیگنال‌های لمسی بکار گرفته‌اند.

با وجود این پیشرفت‌های هیجان‌انگیز، جای خالی حسگرهای کاشتنی قابل اعتماد و با عمر بالا که سیگنال‌های با کیفیت تولید کنند، برای آزمایش و کاربرد انسانی احساس می‌شود.

بنا بر گفتۀ Nicolelis، بالاخره این رابط مغز-ماشین جدید بهره‌مندی از چنین حسگر کاشتنی را نوید می‌دهد. این نوآوری به چند دلیل پیشگامانه است. تا به امروز، پژوهشگران عمدتاً الکترودهای EEG غیرتهاجمی را که به پوست سر متصل می‌شوند برای کنترل صندلی‌های چرخدار با نیروی فکر ( کنترل مغزی ) بکار گرفتند. ولی این سیگنال‌های فرکانس پایین شامل اطلاعات کافی برای کنترل مداوم و زمان واقعی دستگاه نیستند. بیشتر ایمپلنت‌های مغزی پیچیده وابسته به سیم‌هایی هستند که آرایه‌های الکترود کاشته شده را به رایانه‌های خارجی متصل می‌کنند که غیرعملی بوده و خطر عفونت را افزایش می‌دهد.

نقطه ضعف دیگر روش‌های پیشین آن است که آنها همگی با ثبت و بازتولید سیگنال‌های مغزی، صندلی چرخدار با بازوهای مصنوعی را به حرکت در می‌آورند. Nicolelis می‌گوید:

«ده سال پیش من منتقد سرسخت تلاش برای بکارگیری الکترودها و پروب‌های سخت در انسان‌ها و مهارکردن آنها در آزمایش‌های بالینی بودم. چیزی که می‌دیدم نتایج متوسط از ایمپلنت‌هایی بود که چند هفته بیشتر عمر نمی‌کردند.»

در این مطالعۀ جدید، پژوهشگران توانستند سیگنال‌های عصبی را برای حرکت کل بدن در یک فضای دو بعدی رمزگشایی کنند و آنها را به سرعت‌های انتقالی و چرخشی برای یک صندلی چرخدار ترجمه کنند تا یک میمون با ایمپلنت مغز-ماشین این صندلی چرخدار را به سمت جایزه‌اش هدایت کند. این روش کنترل متنوع‌تری را برای صندلی چرخدار ارائه می‌کند.

این گروه آزمایش‌های خود را در سال ۲۰۱۲ آغاز کرد. میکروالکترودهایی با ضخامت یک تار مو برای نظارت بر حدود ۳۰۰ نورون در هر حیوان کاشته شد. در ابتدا، میمون‌ها روی صندلی‌ها نشستند که (ابتدا به صورت مستقیم و سپس از مسیرهای دارای انحراف) به سمت کاسه‌ای پر از انگور حرکت می‌کرد. دستگاه رابط مغز-ماشین متصل شده روی مغز حیوان، دارای یک رابط بی‌سیم ۵۱۲ کاناله است که سیگنال‌ها را به رایانه می‌فرستد. پژوهشگران فعالیت‌های عصبی حیوان‌ها را هنگامی که مسیر صندلی چرخدار را مشاهده می‌کردند ثبت کردند. این سیگنال‌ها برای آموزش برنامۀ رمزگشا بکار گرفته شد.

سپس میمون‌ها تلاش کردند تا صندلی چرخدار را با فکر کردن کنترل کنند. مجدداً رابط مغز-ماشین بی‌سیم سیگنال‌ها را به رایانه فرستادند و برنامۀ رمزگشا سیگنال‌های مغزی را به فرمان‌های حرکتی برای صندلی چرخدار تبدیل کرد. میمونها در طول زمان، به کنترل بهتری روی حرکت‌های صندلی دست یافتند و توانستند سریعتر آن را به سمت انگورها هدایت کنند.

این گروه امیدوار است تا سیگنال‌های بیشتری را برای دستیابی به کنترل‌های دقیق‌تر و مطمئن‌تر ثبت کند. در حال حاضر آنها رابط بی‌سیمی را توسعه داده‌اند که قادر است ۱۰۰۰ کانال داده را انتقال دهد.

خبر هیجان‌انگیز دیگر نزدیک بودن آزمایش‌های بالینی است. اکنون برای هفت سال است که پژوهشگران سیگنال‌های عصبی با کیفیت بالا را از میمون‌ها ثبت می‌کنند. دکتر Nicolelis می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم این کار بتواند برای یک دهه ادامه یابد که برای من معیاری خواهد بود که برای آزمایش‌های بالینی انسانی نیاز داریم.»

منبع: spectrum.ieee.org

پاسخ دهید

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

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن