مهندسون يخترعون واجهة دماغ-حاسوب متقدمة مع إبر دقيقة وذات خلفية مرنة

قام باحثون في الهندسة في جامعة كاليفورنيا – سان دييغو باختراع واجهة دماغ-حاسوب متقدمة (BCI) تتكون من خلفية مرنة وقابلة للتشكيل، بالإضافة إلى إبر دقيقة تخترقها. تسمح الخلفية المرنة لواجهة الدماغ-الحاسوب بالتوافق بشكل أكثر均ماً مع السطح المنحني المعقد للدماغ. كما أنها تسمح بتوزيع إبر دقيقة بشكل أكثر انتظامًا لتخترق القشرة الدماغية.

الإبر الدقيقة والخلفية المرنة

تعد هذه الإبر الدقيقة أرفع عشر مرات من شعر الإنسان وتخرج من الخلفية المرنة. ثم تخترق سطح نسيج الدماغ دون اختراق الأوردة السطحية.能够 تسجيل الإشارات من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية.

تم اختبار النظام الجديد في الفئران، ونشر البحث في مجلة Advanced Functional Materials.

قاد الفريق أستاذ الهندسة الكهربائية شادي دايه في الجامعة. كما تضمن باحثين من جامعة بوسطن بقيادة أستاذ الهندسة الحيوية آنا ديفور.

أظهر النظام أداءً على قدم المساواة مع المعيار الذهبي الحالي لواجهات الدماغ-الحاسوب التي تستخدم إبرًا تخترقها. يُعرف هذا المعيار باسم “مассив يوتا”، وقد أظهر أنه يساعد الأفراد الذين يعانون من إصابات في الحبل الشوكي وضحايا السكتة الدماغية. يمكنهم استخدام أفكارهم للسيطرة على الأطراف الروبوتية والأجهزة الأخرى.

تساهم مرونة واجهة الدماغ-الحاسوب وملاءمتها في تحقيق اتصال أوثق بين الدماغ والموصلات، مما يسمح بتسجيل أفضل وأكثر انتظامًا للإشارات الناجمة عن نشاط الدماغ. يسمح بناء واجهة الدماغ-الحاسوب بوجود سطح استشعار أكبر، مما يساعده على مراقبة منطقة أكبر من سطح الدماغ في نفس الوقت.

في التجارب، كانت قادرًا على تسجيل الإشارات الناجمة عن محفزات دقيقة من أدمغة الفئران. هذا يعني أنه يغطي عشرة أضعاف منطقة الدماغ مقارنة بالتقنيات الحالية.

كما أن الخلفيات المرنة أرق وأخف من الخلفيات التقليدية التي تستخدم الزجاج. قد تقلل الخلفيات الجديدة من تهيج نسيج الدماغ الذي يأتي في اتصال مع مصفوفة المستشعرات.

كما أن الخلفيات المرنة شفافة، مما يسمح للباحثين بإجراء أبحاث أساسية في العلوم العصبية باستخدام نماذج حيوانية التي لن تكون ممكنة خلاف ذلك.

الأيدي الروبوتية مع ملاحظات ملموسة

يقول الباحثون إن مصفوفات الإبر الدقيقة التي تخترقها مع تغطية مكانية كبيرة ستكون مطلوبة لتحسين واجهات الدماغ-الحاسوب في المستقبل وتحقيق إمكانية استخدامها في “الأنظمة المغلقة”. قد تساعد هذه الأنظمة الأفراد الذين يعانون منmobility محدودة بشكل كبير، ويمكن أن تمكنهم من الحصول على ملاحظات ملموسة عند استخدام يد روبوتية.

يمكن لمستشعرات اللمس على اليد الروبوتية اكتشاف النسيج والصلابة والوزن من كائن. يمكن تسجيل المعلومات التي يمكن ترجمتها إلى أنماط من التحفيز الكهربائي التي تسافر عبر الأسلاك خارج الجسم إلى واجهة الدماغ-الحاسوب. يمكن للدماغ استلام المعلومات مباشرة من هذه الإشارات الكهربائية حول الكائن، ويمكن للأشخاص بعد ذلك تعديل قبضتهم بناءً على المعلومات المكتشفة.

لقد اخترع مختبر دايه بالفعل مستشعرات تكتيكية مختلفة يمكن استخدامها لهذه التطبيقات.