استارت‌آپ استرالیایی Synchron، با حمایت بیل گیتس و جف بزوس، یک رابط مغز و رایانه ایمن و قابل اعتماد (با نام Stentrode) ساختند که هر بیمارستانی می‌تواند به سرعت آن را نصب کند. این فناوری نیازی به ایجاد سوراخ در جمجمه ندارد. به نظر می‌رسد این شرکت استرالیایی بتواند Neuralink ایلان ماسک را پشت سر گذارد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
رابط مغز و رایانه چیست؟
رابط‌های مغز و رایانه، الکترودها را به طور دقیق در کنار نواحی خاصی از مغز قرار می‌دهند و فعالیت‌های الکتریکی مغز را می‌خوانند. تا با تشخیص افکار و مقاصد کاربر بتوانند رایانه‌ها، دستگاه‌های تلفن همراه و چیزهای دیگری مانند ویلچر برقی و اندام مصنوعی را کنترل کنند.
در ابتدا، رابط‌های مغز و رایانه بیشتر به عنوان وسایل پزشکی فروخته می‌شدند. وسایلی که می‌توانند ارتباط، تعامل و استقلال را به افرادی که عملکردهای حرکتی خود را از دست داده‌اند، بازگردانند. در نتیجه آسیب‌های ستون فقرات، بیماری نورون حرکتی و سایر مشکلات، عملکردهای حرکتی ممکن است از دست برود. اما برخی دیگر مشتاقانه منتظر آینده‌ای هستند که این وسایل برای تقویت افراد سالم با توانایی‌های جدید و کنترل شده توسط ذهن بکار روند.
ایمپلنت غیرتهاجمی
Neuralink، Blackrock Neurotech، BrainGate و شرکت‌های بسیار دیگری در حال پیشرفت با ایمپلنت‌های مغزخوان هستند. آنها بیش از هزار الکترود را به طور مستقیم در بافت مغز برای ارتباطات با پهنای باند بالا و دو طرفه قرار می‌دهند.
اما برای انجام این کار، آنها باید یک سوراخ در جمجمه‌ی بیمار ایجاد کنند. چنین چیزی می‌تواند منجر به انواع عوارض، هم پزشکی و هم از لحاظ نظارتی شود. و صادقانه بگویم، بسیاری از مردم آن را زیادی می‌دانند.
Synchron رویکرد متفاوت و بسیار عملی دارد. این شرکت “Stentrode” را ساخته است که می‌تواند از طریق ورید ژوگولار کاشته شود و از طریق عروق خونی مغز به موقعیتی درست در کنار قشر حرکتی هدایت شود. این فناوری مانند یک استنت معمولی مستقر می‌شود. و 16 الکترود را درست در کنار نواحی خاصی از مغز قرار می‌دهد که میتوان از آنها برای کنترل دستگاه‌ها به صورت بی‌سیم و لحظه‌ای استفاده کرد.
این تا حدودی در مقایسه با تراشه‌های هزار الکترودی Neuralink و سایر رقبا یک رویکرد لو-فای است. اما Nicholas Opie، یکی از بنیان‌گذاران و مدیر ارشد فناوری Synchron، معتقد است این در واقع یک مزیت قابل توجه در روزهای ابتدایی است. 10 بیمار انسانی که پیش از این به Stentrode مجهز شده‌اند، آن را فوق‌العاده قابل اعتماد می‌دانند. آنها یاد می‌گیرند که بی‌درنگ پس از نصب، از آن استفاده کنند و هرگز نیازی به کالیبراسیون مجدد ندارد.
این واقعیت که هر درمانگاهی می‌تواند این دستگاه را نصب کند، به‌علاوه این که نیازی ندارد چیزی روی پوست بچسبد، این دستگاه را برای تأیید سازمان‌هایی مانند سازمان غذا و دارو ساده‌تر میکند. همچنین مسیر بسیار سریع‌تری برای عرضه به بازار ایجاد میکند. Synchron امیدوار است Stentrode را پیش از ایجاد رقابت و ورود سایر رقبا، به طور گسترده در دسترس بیماران معلول قرار دهد.
Synchron با حدود 145 میلیون دلار بودجه، از سازمان‌های Gates Frontier و Bezos Expeditions، در حال کار روی آزمایش‌های اساسی است تا دستگاه را برای استفاده پزشکی تأیید کند.
با پروفسور Opie در دفتر Synchron در استرالیا به گفتگوی مفصل نشستیم. آنچه در ادامه می‌آید متن ویرایش شده‌ای از صحبت‌های او است.
رابط مغز و رایانه کم تهاجمی Synchron
پروفسور Nicholas Opie: ما در تلاشیم جهانی بسازیم که در آن افراد فلج، تحت فشار بیماری خود قرار نگیرند. ما می‌توانیم به این افراد کمک کنیم تا دوباره با هم ارتباط برقرار کنند و در دراز مدت متحرک باشند و زندگی مستقلی داشته باشند.
دهه‌ها کار وجود دارد که نشان می‌دهد بله، می‌توانید سیگنال‌های قشر حرکتی مغز را زمانی که افراد به انجام کارها فکر می‌کنند، ضبط کنید و آنها را به دستوراتی ترجمه کنید که می‌توانند توسط تجهیزات خارجی مانند رایانه یا ویلچر بکار روند.
مشکلی که در حال حاضر وجود دارد این است که این فناوری به طور کامل تحقیقاتی است. سازمان غذا و دارو استفاده از این دستگاه‌های تهاجمی را تأیید نکرده است. این فناوری‌ها برای دسترسی به مغز، نیاز به جراحی مغز باز دارند. سپس الکترودها را به طور مستقیم روی مغز قرار می‌دهند یا به بافت ظریف نفوذ می‌کنند.
دسته‌ای از لایه‌های مختلف بر روی مغز – به ویژه جمجمه – وجود دارد که سیگنال‌های الکتریکی را ضعیف و مسدود میکند. بنابراین بهترین راه، قرار گرفتن الکترودها زیر جمجمه است. یکی از راه‌ها سوراخ کردن یا اره کردن و برداشتن تکه‌های جمجمه است. اما ما راه دیگری برای رسیدن به زیر جمجمه با استفاده از رگ‌های خونی داریم که به جراحی تهاجمی نیاز ندارد.
شیوه کاشت دستگاه
ما از طریق ورید ژوگولار به مغز دسترسی پیدا می‌کنیم. سپس از بزرگراه‌های طبیعی بدن برای رسیدن به قشر حرکتی استفاده می‌کنیم، تنها از طریق رگ‌های خونی. در نهایت Stentrode، یک ایمپلنت با 16 الکترود، را نصب می‌کنیم.
سیستم عروقی به خوبی ترسیم شدند. پزشکان پیش از این از روش‌های مشابهی برای انسداد یا پارگی رگ استفاده می‌کردند. سابقه طولانی در گذاشتن استنت در عروق خونی برای باز نگه داشتن آنها وجود دارد. بنابراین ایده ما این بود: چطور از این به عنوان روشی برای برقراری ارتباط نزدیک با مناطق کلیدی مغز استفاده کنیم و یک رابط مغز و رایانه ایجاد کنیم که کاملاً با زیرساخت‌ها و تجهیزات و مهارت‌هایی که جراحان از قبل دارند سازگار باشد.
مراکز سکته مغزی در همه جا وجود دارد. ما اکنون مراکز سیار سکته مغزی در استرالیا و سایر نقاط جهان داریم. بنابراین هر چیزی که برای کاشت این الکترود مورد نیاز است، از جمله مهارت‌های پزشکان، از قبل وجود دارد. اما فناوری‌های دیگر برای انجام روش خود باید بیمارستان‌های خود را بسازند.
ما از همان نوع مواد خود منبسط شونده به عنوان استنت استفاده می‌کنیم، اما آن را به عنوان داربستی برای تعبیه الکترودها بکار می‌بریم.
مغز به خوبی سازماندهی شده است. هر یک از الکترودها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که روی قسمت متفاوتی از مغز قرار بگیرند. و دقتی که از پزشکان می‌بینیم شگفت انگیز است. هنگامی که الکترودها مستقر شد، انتهای دیگر سیم به دستگاهی به سبک ضربان‌ساز وصل می‌شود، که زیر پوست قفسه سینه قرار دارد. بنابراین کل دستگاه به طور کامل کاشته می‌شود.
مزایای استفاده از استنت در مقابل الکترودهای نافذ مغزی
یکی از مشکلات دیگر فناوری‌ها این است که قطعات، سیم‌ها و کابل‌ها و چیزهایی که از مغز بیرون می‌آیند در معرض دید هستند. بدیهی است که خطر عفونت وجود دارد، بنابراین هیچ یک از بیمارانی که این سامانه‌ها را دارند نمی‌توانند از آنها در خانه استفاده کنند. آنها تنها زمانی می توانند از آنها استفاده کنند که وارد یک محیط آزمایشگاهی یا بالینی شوند. برداشتن و جایگزین کردن بخش‌هایی از جمجمه نیز عوارض خاص خود را دارد.
مغز دوست ندارد چیزهایی در آن قرار گیرد. این مانند یک ترکش است، بدن شما سعی میکند آن را پس بزند و بیرون کند. مدت‌ها پیش از Neuralink، چندین دهه کار توسط بسیاری از گروه‌ها با الکترودهای نافذ انجام شده است، و همه آنها با همین مشکل روبرو بودند.
در روش ما نیز رگ خونی می‌خواهد دستگاه ما را پس بزند – اما با فشار دادن آن به دیواره آن را پس می‌زند – و در نهایت ظرف چند هفته آن را با پوست می‌پوشاند. این به نفع ما است، زیرا به نوعی آن را به مغز نزدیک‌تر میکند و روی دیوار لنگر می‌اندازد. بنابراین ما از پاسخ‌های بدن به نفع خود استفاده می‌کنیم و مانع جریان خون نمی‌شویم.
آیا 16 الکترود کافی است؟
در مقایسه با برخی از فناوری‌های دیگر، شانزده الکترود زیاد نیست. سوال این است که با آن، چه خواهید کرد؟ بسیاری از بیمارانی که در حال حاضر داریم، می‌خواهند این فناوری قابل اعتماد، ایمن و استفاده از آن آسان باشد و نیاز به هیچ کالیبراسیونی نداشته باشد. آنها می‌خواهند این فناوری کار کند. برقراری ارتباط و استفاده از تلفن و ایمیل، خرید و بانکداری آنلاین کافی است.
این به برنامه و کاری که می‌خواهید انجام دهید بستگی دارد، اما با یک سوئیچ یا دکمه، همراه با ردیابی چشم، میتوان روی نمایشگر حرکت و کلیک کرد. به محض دریافت آن، می‌توانید کم و بیش هر کاری را روی رایانه یا تلفن هوشمند انجام دهید. شما می‌توانید یک خانه هوشمند، چراغ‌ها، تلویزیون و این چیزها را کنترل کنید.
اگر سوئیچ بیشتری وارد کنید، دور از انتظار نیست که بتوانید ویلچر برقی را کنترل کنید. جلو، عقب، چپ، راست. یا به طور مشابه، اگر توانایی استفاده از ردیابی چشم را ندارید، نشانگر ماوس را کنترل کنید. اگر 10 سوئیچ دارید، شاید بتوانید خیلی سریع‌تر از صفحه کلید استفاده کنید.
اما تعداد بسیار سوئیچ‌ها، فراتر از آن چیزی است که بیمار واقعاً می تواند کنترل کند. منظورم این است مردم هزاران سوئیچ را همزمان کنترل نمی‌کنند. هنگامی که به این عدد رسیدید، مجبور می‌شوید سیگنال‌های ناخودآگاه را دریافت کنید و استنباط کنید که چه کاری باید انجام شود. اما ما می‌خواهیم مردم کارهایی را که انجام می‌دهند کنترل کنند.
من فکر می‌کنم زمانی فرا خواهد رسید که ما روی قرار دادن الکترودها و حسگرهای بیشتری کار کنیم. و مطمئناً می‌توانید از طریق رگ‌های خونی به مناطق مختلف مغز دسترسی پیدا کنید. اما ما فکر می‌کردیم این بهترین نقطه برای آغاز است.
شیوه یادگیری استفاده از ایمپلنت
برای نخستین بیمار، ما نمی‌دانستیم سیگنال‌ها چگونه خواهند بود. بنابراین ما او را مجبور به انجام وظایف مختلف کردیم. حرکت دادن دست چپ، دست راست، پای چپ و پای راست. ما سعی کردیم بفهمیم کدام یک برای ما بهترین است.
با گذشت زمان، متوجه شدیم بهتر است ایمپلنت را کار بگذاریم و بگوییم «این نمایشگر است، سعی کنید کلیک کنید». نوار کوچکی در کنار آن وجود دارد که به آنها می‌گوید چقدر به دریافت آن نزدیک هستند، و به نظر می‌رسد بدون اینکه ما به طور دقیق شیوه استفاده از آن را دیکته کنیم، آن را خیلی سریع‌تر و بهتر یاد می‌گیرند. هنگامی که کار کرد، ما به استفاده از آن ادامه می‌دهیم و این سیگنال قوی‌تر و از نویز پس زمینه متمایزتر می‌شود. بنابراین سامانه بهبود می‌یابد.
با نخستین بیمار، آموزش حدود 42 روز طول کشید، زیرا ما انواع ارزیابی‌ها را انجام می‌دادیم و مطمئن نبودیم که سیگنال‌های عصبی چگونه به نظر می‌رسند. بیمار دوم حدود هفت روز طول کشید. و از آن زمان به بعد، هر بیمار توانست پس از نصب با دستگاه کار کند. آنها می‌توانند بی‌درنگ از آن استفاده کنند. و نیازی به کالیبره شدن ندارد.
پیشرفت آزمایش های انسانی و مسیر تجاری سازی
ما یک کارآزمایی انسانی در استرالیا روی چهار بیمار مبتلا به بیماری نورون حرکتی (MND) تکمیل کردیم. هیچ یک از این بیماران عوارض جانبی جدی نداشتند، و همه آنها با استفاده از این سامانه قادر به کنترل رایانه با ذهن خود هستند. سپس به ایالات متحده رفتیم و یک آزمایش امکان‌سنجی اولیه را با شش بیمار آغاز کردیم. ما این 10 مورد را با هم ترکیب می‌کنیم تا مطالعه اولیه امکان سنجی را به پایان برسانیم. موفقیت در آن منجر به یک آزمایش اساسی با FDA می‌شود. و موفقیت در آزمایش اساسی، محصولی را به ما می‌دهد که ایمن و مؤثر و آماده برای عرضه تجاری باشد. سپس پزشکان مجاز به تجویز آن خواهند بود و جامعه می‌تواند از آن استفاده کند.
بدیهی است که دوره‌ای برای اجرای آزمایشی وجود دارد، و یک دوره پیگیری پس از پایان کارآزمایی وجود خواهد داشت. من دوست ندارم تاریخ عرضه آن را تعیین کنم، زیرا ما کنترل کامل آن فرآیند را نداریم. اما من دوست دارم پس از چهار یا پنج سال آن را تجاری کنیم.
چه کارهایی میتوان برای بیماران انجام داد
یک رویکرد ساده و قابل اعتماد چیزی است که ما به دنبال آن هستیم. بیمارانی که در حال حاضر با آنها صحبت می‌کنیم به کنترل فناوری‌های فوق پیشرفته فکر نمی‌کنند. آنها می‌خواهند بتوانند از تلفن استفاده کنند، با دوستان، خانواده، مراقبان و عزیزانشان ارتباط برقرار کنند. آنها کمی استقلال می‌خواهند. به این فکر می‌کنند که آیا راه‌هایی وجود دارد که بتوانند با استفاده از پردازشگرهای کلمه و غیره به نیروی کار بازگردند.
برنامه‌های کاربردی دیگری در آینده وجود دارد که ممکن است بتوانیم یک صندلی چرخدار، یا حتی بازوها و اندام‌های رباتیک پیچیده‌تر را کنترل کنیم. اما در ابتدا باید مطمئن شویم که ایمن، کاربردی، قابل استفاده و قابل اعتماد است.
مسیر پیش روی ما این است که ابتدا تأییدیه FDA را بگیریم. ما در حال گفتگوهای بیشتری با FDA در مورد اقدامات ایمنی مورد نیاز هستیم، و اینکه چگونه می‌توانیم ثابت کنیم استفاده از این دستگاه‌ها برای کنترل چیزی مانند ویلچر، که به وضوح پیچیدگی‌ها و خطرات خاص خود را دارد، ایمن است. هم برای بیمار و هم برای دیگران. اما ویلچرها تنها پنج یا شش کنترل دارند، دلیلی وجود ندارد که ما نتوانیم ورودی‌های کنترل ویلچر را فراهم کنیم.
برای بسیاری از بیماران آنها می‌خواهند دوباره حس انسان بودن داشته باشند. توانایی برقراری مکالمه، ارتباط و خندیدن با مردم، خاموش کردن تلویزیون یا وقتی درد دارید به مراقب خود بگویید. چیزهایی که ممکن است برای بقای انسان ضروری نباشد، اما موجب می‌شود افراد احساس کنند زنده هستند و می‌توانند مشارکت کنند.
Stentrode می‌تواند برای تقویت انسان و مصارف پزشکی استفاده شود
هر چیزی که با رایانه قابل کنترل باشد با این فناوری نیز قابل کنترل است. اما ما در حال حاضر روی جنبه پزشکی متمرکز شدیم. ما به تقویت انسان نگاه نمی‌کنیم. ما می‌خواهیم به بهترین شکل ممکن به جامعه کمک کنیم.
ایمپلنت‌های اولیه کم و بیش تنها خواندنی هستند. همچنین امکان اعمال الکتریسیته وجود دارد. دلایل پزشکی بسیاری برای این کار وجود دارد. برای نمونه Medtronic الکترودهای محرک را در سراسر مغز قرار می‌دهد و می‌تواند پالس‌های الکتریکی انبوهی را به آنجا بفرستد تا به افراد مبتلا به لرزش پارکینسون، یا تشنج‌های صرع یا علائم افسردگی کمک کند. بنابراین می‌توانید سیگنال‌هایی را به مغز ارسال کنید. اما آیا میتوان چگونگی کنترل و پرواز با هلیکوپتر را به مغز فرستاد؟ در حال حاضر به نظر نمی‌رسد، اما چه کسی می‌داند!
Neuralink و سایر شرکت های رقیب
برای هر کسی که در این فضا کار میکند، توجه ایلان ماسک و Neuralink به این نوع کارها فوق‌العاده است. افراد بسیاری به این فناوری نیاز مبرم دارند و جا برای بیش از یک بازیکن وجود دارد. اگر شخص دیگری پیش از ما بتواند به آنجا برسد و وضعیت بیماران بهتر شود؟ عالی است! اما فکر نمی‌کنیم که این اتفاق بیفتد. ما راهی برای ایمن‌تر کردن آن پیدا کرده‌ایم و در حال حاضر در حال پیشروی هستیم.
چند گروه در ایالات متحده وجود دارند که آرایه‌های الکترودهای نفوذی را انجام می‌دهند. به نظر من، به دلیل ماهیت تهاجمی، آنها مجوز FDA را برای کاشت در مدت کوتاهی دریافت می‌کنند، اما باید برداشته شود. این یک نکته منفی است که به مردم بگویند باید الکترود را خارج کنند.
در مورد Neuralink، هیچ پژوهش بررسی شده یا اطلاعات دقیقی از آن شرکت منتشر نمی‌شود، تنها آنچه در توییتر ظاهر می‌شود. بنابراین می‌دانیم که آنها نوعی تأییدیه FDA را برای آزمایش‌هایی انسانی دریافت کردند. اما این بسیار مبهم است، تأییدیه‌های مشروط بسیاری وجود دارد که FDA ممکن است ارائه دهد.
ایمپلنت ما هرگز نباید برداشته شود، بلکه برای نصب دائمی طراحی شده است. حتی در دنیای قلب، اگر آنها یک استنت در یک رگ داشته باشند و آن رگ دوباره مسدود شود، استنت دیگری را در آن قرار می‌دهند و استنت قدیمی را همانجا می‌گذارند. ایمن‌تر است که یکی دیگر را در آنجا قرار دهید تا اینکه سعی کنید آن را بردارید. ما هم همین مسیر را طی خواهیم کرد.
فینالیست رقابت مخترعین اروپا 2023
ما به تازگی به عنوان فینالیست European Patent Office انتخاب شدیم. با چنین جوایزی می‌توانیم از افرادی که به ما کمک کردند، تشکر کنیم. کارکنان و همکاران ما و مهمتر از آن، بیماران و خانواده‌هایشان که به آزمایش‌های ما ملحق شدند، بدون اینکه مطمئن باشند این فناوری ایمن یا کاربردی است. خوشبختانه، هم ایمن و هم کاربردی بود، اما آنها خطر بزرگی را برای ایمان آوردن به ما انجام دادند.
>> میمونی که با کمک تراشه مغزی شرکت ایلان ماسک با ذهنش پینگ پنگ بازی میکند
>> ایلان ماسک قصد دارد مغز انسان را با رایانه ترکیب کند
منبع: newatlas.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»
