طی چند سال گذشته در زمینه رابط‌های مغز و رایانه پیشرفت‌های بسیاری صورت گرفته است. فناوری‌ای که ممکن است به افراد دچار معلولیت شدید امکان استفاده از دست‌ها و پاهای رباتیک را بدهد. همانطور که هر فرد دارای دو دست می‌داند، یک دست برای انجام بسیاری از کارها کافی نیست. بنابراین پژوهشگران دانشگاه جان هاپکینز دو آرایه میکروالکترود را با موفقیت روی مغز فردی معلول قرار دادند. هر آرایه روی یک طرف مغز برای کنترل دو پروتز رباتیک مستقل و همچنین ارائه احساسات لمسی، استفاده شده است. این نخستین بار است که فردی توانسته است چنین شاهکاری را انجام دهد. با مجله فناوریهای توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.
کنترل همزمان دو پروتز رباتیک با رابط عصبی
پژوهشگران آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز (APL) و دانشکده پزشکی (SOM)، برای نخستین بار نشان دادند که کنترل همزمان دوتا از برترین اندام‌های مصنوعی دنیا از طریق یک رابط مغز و ماشین امکان‌پذیر است. این گروه همچنین با استفاده از تحریک عصبی، راهکارهایی را برای ارائه بازخورد حسی برای هر دو دست به طور همزمان توسعه داده‌اند.
دکتر براک وستر (Brock Wester)، یک مهندس زیست پزشکی و پژوهشگر اصلی APL در این مطالعه، توضیح داد: «ما در تلاشیم تا فردی که مبتلا به کوادری‌پلژی است بتواند با استفاده از یک رابط عصبی مستقیم همزمان دو دستگاه کمک کننده را کنترل کند. در عین حال وقتی دستگاه‌ها با اشیای موجود در محیط تماس برقرار می‌کنند بتواند آنها را لمس کند».
وی ادامه داد: «این کار پیامدهای قابل توجهی در بازگرداندن توانایی‌های بیماران مبتلا به آسیب‌های شدید نخاعی و بیماری‌های عصبی عضلانی دارد. برای هر کاری که تصور کنید افراد بخواهند انجام دهند مانند بستن بند کفش‌ها، گرفتن یا پرتاب توپ یا کشیدن خمیر دندان روی مسواک، واقعاً به دو دست نیاز است».
انقلاب پروتز و توسعه پروتز مدولار
این پیشرفت‌ها آخرین تحولات در انقلاب پروتز (RP) است. برنامه‌ای که توسط آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفته دفاعی (دارپا) در سال ۲۰۰۶ آغاز شده است تا به سرعت فناوریهای پروتز اندام فوقانی را بهبود بخشد و وسایل جدیدی را در اختیار کاربران قرار دهد تا بتوانند آنها را عملیاتی کنند.
چشم انداز اصلی برنامه RP ایجاد پروتز اندام فوقانی یکپارچه با قابلیت‌هایی شبیه به اندام انسان است. این منجر به پروتز مدولار (MPL) شد. دکتر Francesco Tenore، مدیر پروژه APL برای این مطالعه، گفت: «همانطور که ما قابلیت‌های جدیدی را در MPL تعبیه کردیم، مانند حسگر نوک انگشت برای اندازه‌گیری نیرو، شتاب، لغزش و فشار از خود پرسیدیم بهترین راه برای بازگرداندن این اطلاعات به افراد حاضر در مطالعه چیست تا آنها بتوانند با محیط درست همانند دیگر افراد تعامل کنند؟»
افزون بر توسعه MPL، پژوهشگران برنامه‌ای برای استفاده از سیگنال‌های عصبی و کنترل لحظه‌ای سامانه‌های پروتز و هوشمند دارند. پژوهش‌های اولیه کنترل عصبی با شرکت کنندگان در دانشگاه پیتسبرگ و مؤسسه فناوری کالیفرنیا بر کنترل یک اندام متمرکز بود. سه شرکت کننده پس از ماه‌ها آموزش قادر به انجام آن بودند. این موفقیت قابلیت‌های پروتزهای عصبی را برجسته و زمینه را برای پژوهش‌های آینده فراهم کرد.
کاشت الکترودها
APL با دو گروه پژوهشی در بیمارستان جان هاپکینز همکاری میکند: گروه دکتر Pablo Celnik در توانبخشی و گروه دکتر Nathan Crone در زمینه مغز و اعصاب. در ماه ژانویه، در یک عمل جراحی که در نوع خود بی‌نظیر بود، گروه دکتر Stan Anderson آرایه‌های میکروالکترودها را روی دو طرف قشر مغزی بیمار قرار داد. مناطقی که کنترل حرکت و احساس لمس را انجام می‌دهند. به عنوان بخشی از جراحی، پژوهشگران APL و گروه Crone برای شناسایی بهترین مکان برای قرار دادن الکترودها، از نقشه‌برداری لحظه‌ای فعالیت‌های مغز در طی عمل جراحی استفاده کردند.
این گروه ارزیابی‌های بسیاری را از سیگنال‌های عصبی به دست آمده از مناطق حسی و حرکتی مغز انجام داده است. آنها بررسی کردند که بیمار هنگام تحریک نواحی مختلف مغز چه احساسی دارد. نتایج حاصل از این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که بیماران می‌توانند اطلاعات بیشتری درباره اندام پروتز یا محیطی که در آن تعامل دارند احساس کنند.
بی‌نظیرترین موفقیت‌ها در زمینه رابط‌های مغز و ماشین
گروه با این آزمایش‌ها و عمل جراحی موفقیت آمیز در حال حاضر به چندین «نخستین» در زمینه رابط‌های مغز و ماشین دست پیدا کرده است. دکتر Matthew Fifer، راهنمای فنی پروژه از APL توضیح داد: «برای نخستین بار گروه ما توانست توانایی فرد را در احساس تحریک همزمان دو طرف مغز نشان دهد. ما نشان دادیم که چگونه می‌توان با لمس فیزیکی انگشتان MPL تحریک نواحی مربوط به انگشتان دست چپ و راست در مغز را کنترل کرد». این پژوهش مزایای نخستین کاشت دو طرفه در جهان برای بازیابی و تحریک را نشان داد. درواقع ۹۶ الکترود که می‌تواند برای تحریک عصبی بسیار متمرکز به مناطق مغزی مربوط به انگشتان دست استفاده شود.
Tenore گفت: «از آنجایی که این نخستین کاشت دو طرفه در جهان است، ما می خواهیم قادر به انجام حرکاتی باشیم که به هر دو دست احتیاج دارد و به کاربر اجازه می‌دهد تا تعامل با محیط را درک کند. گروه ما آموزش شرکت کنندگان برای توسعه قابلیت‌های حسی و حرکتی و همچنین کشف پتانسیل کنترل سایر دستگاه‌هایی که می‌توانند برای گسترش توانایی‌های شخصی یا حرفه‌ای کاربر استفاده شود، ادامه می‌دهد».
در اینجا ویدئویی قرار دارد از کاربری که یک جفت دست رباتیک را با ذهن خود حرکت می‌دهد:
در اینجا او شرح می دهد که چه احساسی دارد:
بیشتر بخوانیم:
>> این ربات کمکی با یک رابط مغز و رایانه کنترل میشود
>> کنترل صندلی چرخدار، وسایل نقلیه و رایانه با یک رابط مغز و ماشین پوشیدنی
منبع: jhuapl.edu
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»
