دانشمندان در پژوهشی جدید اطلاعاتی در مورد نخستین رابط مغز و رایانه جهان منتشر کردند که به یک داوطلب معلول اجازه می‌دهد پروتز رباتیک دست را با ذهن خود کنترل کند. بنابر گفته‌های این گروه افزودن حس لامسه کنترل ربات را برای فرد مبتلا به کوادری‌پلژی به شدت بهبود می‌بخشد. برای آشنایی بیشتر با کار این گروه با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

بیشتر افراد با توانایی انجام کارهای ساده روزمره، وقتی به یک لیوان گرم چای دست می‌زنند، می‌توانند وزن و درجه حرارت آن را احساس کنند و دست خود را متناسب با آن تنظیم کنند تا هیچ مایعی ریخته نشود. افرادی که کنترل کامل حسی و حرکتی بازوها و دستانشان را دارند می‌توانند احساس کنند که با شیئی تماس گرفته، با اطمینان دست خود را حرکت داده و آن را بردارند. اما این کار برای افراد دارای دست مصنوعی بسیار دشوارتر است.

افزودن حس لامسه به کنترل ذهنی پروتز دست

در مقاله‌ای که در مجله Science منتشر شده است، گروهی از مهندسان زیست مهندسی از آزمایشگاه‌های مهندسی عصبی و توانبخشی دانشگاه پیتسبرگ توضیح می‌دهند که چگونه افزودن تحریک مغزی و ایجاد احساس لامسه، استفاده از بازوی رباتیک کنترل شونده توسط مغز را برای کاربر راحت‌تر می‌کند. در این آزمایش، تکمیل بینایی با حس لامسه مصنوعی، زمان گرفتن و انتقال اشیا را از متوسط ​​۲۰٫۹ ثانیه به ۱۰٫۲ ثانیه کاهش داد.

نویسنده ارشد این مقاله، جنیفر کالینگر، دانشیار گروه پزشکی فیزیکی و توانبخشی دانشگاه پیتسبرگ گفت: «به تعبیری، این همان چیزی است که ما امیدوار بودیم اتفاق بیفتد. بازخورد حسی از اندام‌ها و دست‌ها برای انجام کارهای عادی در زندگی روزمره بسیار مهم است و وقتی این بازخورد کم باشد، عملکرد افراد مختل می‌شود».

ایمپلنت‌های مغزی روی قشر حسی و حرکتی

شرکت کننده در این مطالعه، ناتان کوپلند، که پیشرفت وی در این مقاله توصیف شده است، نخستین شخص در جهان است که نه تنها در قشر حرکتی مغز بلکه در قشر حسی او نیز آرایه‌های الکترود کوچک کاشته شده است. آرایه‌ها به او این امکان را می‌دهند تا نه تنها بازوی رباتیک را با ذهن خود کنترل کند، بلکه بازخورد حسی لمسی را نیز دریافت کند. این شبیه عملکرد مدارهای عصبی در هنگام سالم بودن نخاع فرد است.

کوپلند گفت: «من پیش از این هم با احساسات ناشی از تحریک و هم انجام کارها بدون تحریک کاملاً آشنا بودم. حتی اگر این احساس طبیعی نباشد، احساس فشار و سوزن سوزن شدن ملایم، اما هرگز آزارم نمی‌داد».

پس از تصادف اتومبیل که موجب شد کوپلند توانایی استفاده از دست‌های خود را از دست بدهد (او از سینه به پایین فلج شده است)، او در یک آزمایش بالینی ثبت نام کرد تا میکروالکترودهای حسی- حرکتی روی مغزش قرار گیرد. این چهار آرایه میکروالکترود توسط Blackrock Microsystems ساخته شده است که به عنوان آرایه‌های Utah نیز شناخته می‌شود.

این مقاله یک گام رو به جلو از یک مطالعه پیشین است که برای نخستین بار شرح داده است چگونه مناطق حسی مغز با استفاده از پالس‌های الکتریکی کوچک می‌توانند موجب ایجاد احساس در مناطق مختلف دست فرد شوند، حتی اگر آنها به دلیل آسیب نخاعی حس اندام خود را از دست داده باشند. در مطالعه جدید، پژوهشگران خواندن اطلاعات از مغز برای کنترل بازوی رباتیک را با نوشتن مجدد اطلاعات برای ارائه بازخورد حسی، ترکیب کردند.

نتایج امیدبخش آزمایش‌ها

در یک سری آزمایش‌ها، که از کاربر خواسته شد اشیای مختلف را از روی میز برداشته و به یک سکو انتقال دهد، ارائه بازخورد لمسی از طریق تحریک الکتریکی به فرد اجازه داد وظایف خود را دو برابر سریع‌تر از آزمایش بدون تحریک انجام دهد.

در مقاله جدید، پژوهشگران قصد داشتند تأثیر بازخورد حسی را در شرایطی آزمایش کنند که به دنیای واقعی شباهت داشته باشد.

رابرت گانت، استادیار گروه طب فیزیکی و توانبخشی گفت: «ما نمی‌خواستیم این کار را با حذف مؤلفه بینایی محدود کنیم. هنگامی که حسِ محدود و ناقص ترمیم می‌شود، عملکرد فرد به طرز قابل توجهی بهبود می‌یابد. برای ایجاد احساسات و آوردن این فناوری به خانه‌های مردم، هنوز مسیری طولانی در پیش است، اما هرچه بیشتر بتوانیم به بازآفرینی ورودی‌های طبیعی به مغز نزدیک شویم، وضعیت بهتری خواهیم داشت».

بیشتر بخوانیم:

>> بازیابی حس لامسه در بیماران آسیب نخاعی با رابط جدید مغز و رایانه

>> برای نخستین بار فردی همزمان دو پروتز دست را با ذهن خود کنترل میکند

منبع: medicalxpress

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»