نهج جديد قد يؤدي إلى أطراف إلكترونية خاضعة للسيطرة الفكرية

تتمكن الغرسات العصبية الحالية من تسجيل كميات هائلة من النشاط العصبي، والتي يتم نقلها بعد ذلك من خلال أسلاك إلى جهاز كمبيوتر. حاول الباحثون تطوير واجهات كمبيوتر عصبية لاسلكية لإنجاز هذا الإجراء، ولكن ذلك يتطلب كمية كبيرة من الطاقة. بسبب هذه الكمية الكبيرة من الطاقة، يتم توليد حرارة كبيرة، مما يجعل الغرسات غير آمنة للمرضى.

الآن، دراسة جديدة ناشئة عن جامعة ستانفورد تهدف إلى حل هذه القضية. يعمل الباحثون في الجامعة باستمرار على تكنولوجيا قد تؤدي إلى استعادة مرضى الشلل سيطرتهم على أطرافهم. على وجه التحديد، يهدفون إلى تكنولوجيا تمكن هؤلاء المرضى من التحكم في الأطراف الاصطناعية والتفاعل مع الكمبيوتر باستخدام أفكارهم.

واجهة الكمبيوتر العصبية

为了 تحقيق ذلك، ركز الفريق على تحسين واجهة الكمبيوتر العصبية، وهي جهاز يتم غرسه على سطح دماغ المريض، justo تحت الجمجمة. يصل الغرس الجهاز العصبي البشري بجهاز إلكتروني، مما قد يساعد على استعادة السيطرة الحركية على فرد مصاب بإصابة في الحبل الشوكي أو حالة عصبية.

تسجل الأجهزة الحالية كميات كبيرة من النشاط العصبي وتنقله عبر أسلاك إلى جهاز كمبيوتر، وعندما يحاول الباحثون إنشاء واجهات كمبيوتر عصبية لاسلكية، يتم توليد حرارة كبيرة.

أثبت فريق من مهندسي الكهرباء وعلماء الأعصاب، بمن فيهم Krishna Shenoy و Boris Murmann و Jaimie Henderson، طريقة ممکنة لتحقيق جهاز لاسلكي قادر على جمع وإرسال إشارات عصبية دقيقة، مع استخدام جزء من عشرة من الطاقة المطلوبة من الأنظمة الحالية.

سيبدو الجهاز اللاسلكي المقترح أكثر طبيعية من تلك التي تحتوي على أسلاك، وسيتمتع المرضى بمجال حركة أكبر.

تم تفصيل النهج من قبل طالب الدراسات العليا Nir Even-Chen وزميل ما بعد الدكتوراه Dante Muratore في ورقة منشورة في Nature Biomedical Engineering.

عزل الإشارات العصبية

تمكن علماء الأعصاب من تحديد إشارات عصبية محددة مطلوبة للسيطرة على جهاز اصطناعي. يمكن أن يكون الجهاز أي شيء من ذراع روبوتية إلى مؤشر كمبيوتر.

ثم أنشأ مهندسو الكهرباء الدوائر التي ستؤدي إلى واجهة كمبيوتر عصبية لاسلكية قادرة على معالجة ونقل الإشارات العصبية المحددة. من خلال عزل الإشارات، لم تكن هناك حاجة إلى طاقة أقل، مما جعل الأجهزة آمنة للتثبيت على سطح الدماغ.

اختبر الفريق نهجهم باستخدام بيانات عصبية جمعت من ثلاثة قرود غير بشرية ومشارك بشري واحد. في التجربة السريرية، قام المشاركون بمهام حركة مثل وضع مؤشر على شاشة كمبيوتر. ثم سجلوا القياسات، وتمكن الفريق من تحديد أن تسجيل مجموعة فرعية من إشارات الدماغ المحددة للحركة يمكن أن يسيطر على حركة الفرد بواسطة واجهة لاسلكية.

العامل الرئيسي الفاصل بين هذا الجهاز والجهاز الموصول هو العزل، مع جهاز موصول يسجل إشارات الدماغ بالجملة.

سيقوم فريق الباحثين الآن ببناء غرسة بناءً على النهج والتصميم الجديد.