ذهن خوانی را ممکن کنیم: اختراع به افراد قطع عضو اجازه می دهد تا با ذهن خود بازوی رباتیک را کنترل کنند
یک تیم تحقیقاتی دانشگاه مینه‌سوتا، ذهن خوانی را با استفاده از الکترونیک و هوش مصنوعی ممکن کرده است.
محققان دانشگاه شهرهای دوقلوی مینه‌سوتا سیستمی ایجاد کرده‌اند که به افراد قطع عضو اجازه می‌دهد تا با استفاده از تکانه‌های مغزی خود به جای ماهیچه‌ها، بازوی رباتیک خود را کار کنند. این فناوری جدید نسبت به روش های قبلی دقیق تر و کم نفوذتر است.
اکثر اعضای پروتز تجاری در حال حاضر در بازار توسط شانه ها یا قفسه سینه با استفاده از یک سیستم سیم و مهار کنترل می شوند. مدل‌های پیچیده‌تر از حسگرهایی برای تشخیص حرکات ماهیچه‌ای کوچک در اندام طبیعی بیمار بالای پروتز استفاده می‌کنند. با این حال، یادگیری نحوه استفاده از هر دو گزینه برای افراد قطع عضو ممکن است دشوار باشد و گاهی اوقات مفید نیستند.
استادیار گروه مهندسی بیومدیکال دانشگاه مینه سوتا، ژی یانگ، با کامرون اسلاونز، شرکت کننده در پژوهش، که سیستم بازوی روباتیک محققان را آزمایش کرد، دست می دهد. با کمک همکاران این صنعت، محققان راهی برای ضربه زدن به سیگنال‌های مغزی بیمار از طریق یک تراشه عصبی کاشته‌شده در بازو، ابداع کرده‌اند که به طور موثر ذهن بیمار را می‌خواند و در را برای جایگزین‌های کمتر تهاجمی برای جراحی‌های مغزی باز می‌کند. اعتبار: آزمایشگاه نوروالکترونیک، دانشگاه مینه سوتا
دپارتمان مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه مینه سوتا با کمک همکاران صنعتی یک دستگاه کوچک و قابل کاشت ابداع کرده است که به عصب محیطی در بازوی شخص متصل می شود. این فناوری، زمانی که با یک بازوی روباتیک و یک کامپیوتر هوش مصنوعی همراه شود، می تواند تکانه های مغزی را شناسایی و رمزگشایی کند و به افراد قطع عضو اندام فوقانی این امکان را می دهد تا بازو را تنها با افکار خود حرکت دهند.
آخرین مقاله محققان در Journal of Neural Engineering ، یک مجله علمی با داوری همتا برای حوزه بین رشته ای مهندسی عصبی منتشر شد.فن آوری تیم تحت رهبری دانشگاه مینه سوتا به کامرون اسلاونز، شرکت کننده در پژوهش، اجازه می دهد تا تنها با استفاده از افکار خود، یک بازوی رباتیک را حرکت دهد. اعتبار: ایو دنیلز
جولز آن توان نگوین، محقق فوق دکترا و دکترای مهندسی زیست پزشکی دانشگاه شهرهای دوقلو مینه سوتا، گفت: «این بسیار شهودی تر از هر سیستم تجاری موجود در جهان است. فارغ التحصیل. با دیگر سیستم‌های پروتز تجاری، وقتی افراد قطع عضو می‌خواهند انگشت خود را حرکت دهند، در واقع به حرکت انگشت فکر نمی‌کنند. آنها سعی می کنند ماهیچه های بازوی خود را فعال کنند، زیرا این چیزی است که سیستم می خواند. به همین دلیل، این سیستم ها نیاز به یادگیری و تمرین زیادی دارند. برای فناوری ما، چون سیگنال عصبی را مستقیماً تفسیر می کنیم، هدف بیمار را می داند. اگر بخواهند انگشتی را حرکت دهند، تنها کاری که باید انجام دهند این است که به حرکت آن انگشت فکر کنند.»
نگوین حدود 10 سال است که روی این تحقیق با پروفسور ژی یانگ، دانشیار گروه مهندسی زیست پزشکی دانشگاه مینه سوتا کار می کند و یکی از توسعه دهندگان کلیدی فناوری تراشه های عصبی بود.
هنگامی که با یک کامپیوتر هوش مصنوعی و بازوی رباتیک فوق ترکیب می شود، تراشه عصبی محققان دانشگاه مینه سوتا می تواند سیگنال های مغز را بخواند و تفسیر کند و به افراد قطع عضو اندام فوقانی اجازه می دهد تا بازو را فقط با استفاده از افکار خود کنترل کنند. اعتبار: آزمایشگاه نوروالکترونیک، دانشگاه مینه سوتا
این پروژه در سال 2012 آغاز شد، زمانی که ادوارد کیفر، عصب‌شناس صنعتی و مدیر عامل شرکت Nerves, Incorporated، به یانگ در مورد ایجاد یک ایمپلنت عصبی که می‌تواند به افراد قطع عضو کمک کند، نزدیک شد. این زوج از آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی دولت ایالات متحده ( دارپا ) بودجه دریافت کردند و از آن زمان تاکنون چندین آزمایش بالینی موفق با افراد قطع عضو واقعی انجام داده‌اند.
محققان همچنین با دفتر تجاری سازی فناوری دانشگاه مینه سوتا برای ایجاد یک استارتاپ به نام Fasikl – بازی با کلمه “fascicle” که به مجموعه ای از رشته های عصبی اشاره دارد- همکاری کردند تا این فناوری را تجاری کنند.
نگوین گفت: «این واقعیت که ما می‌توانیم بر افراد واقعی تأثیر بگذاریم و روزی زندگی بیماران انسانی را بهبود ببخشیم، واقعاً مهم است. توسعه فن‌آوری‌های جدید سرگرم‌کننده است، اما اگر فقط آزمایش‌هایی را در آزمایشگاه انجام می‌دهید، مستقیماً بر کسی تأثیر نمی‌گذارد. به همین دلیل است که می‌خواهیم در دانشگاه مینه‌سوتا باشیم و خود را در آزمایش‌های بالینی شرکت دهیم. در سه چهار سال گذشته، من این امتیاز را داشته ام که با چندین بیمار انسانی کار کنم. وقتی می توانم به آنها کمک کنم انگشت خود را حرکت دهند یا به آنها کمک کنم کاری را انجام دهند که قبلاً فکر نمی کردند ممکن است، واقعاً احساساتی شوم.
بخش بزرگی از چیزی که باعث می‌شود این سیستم در مقایسه با فناوری‌های مشابه به خوبی کار کند، ادغام هوش مصنوعی است که از یادگیری ماشینی برای کمک به تفسیر سیگنال‌های عصبی استفاده می‌کند.
یانگ گفت: «هوش مصنوعی توانایی فوق‌العاده‌ای برای کمک به توضیح بسیاری از روابط دارد. این فناوری به ما امکان می‌دهد تا داده‌های انسانی، داده‌های عصبی را با دقت ثبت کنیم. با این نوع داده های عصبی، سیستم هوش مصنوعی می تواند شکاف ها را پر کند و تعیین کند که چه اتفاقی در حال رخ دادن است. این واقعاً چیز بزرگی است، اینکه بتوانیم این فناوری جدید تراشه را با هوش مصنوعی ترکیب کنیم. می تواند به پاسخگویی به بسیاری از سوالاتی که قبلاً نمی توانستیم پاسخ دهیم کمک کند.
این فناوری نه تنها برای افراد قطع عضو، بلکه برای سایر بیمارانی که از اختلالات عصبی و دردهای مزمن رنج می برند، مزایایی دارد. یانگ آینده ای را می بیند که در آن جراحی های تهاجمی مغز دیگر مورد نیاز نخواهد بود و به جای آن می توان به سیگنال های مغزی از طریق عصب محیطی دسترسی داشت.
به علاوه، تراشه قابل کاشت کاربردهایی دارد که فراتر از پزشکی است.
در حال حاضر، این سیستم برای اتصال به رابط هوش مصنوعی بیرونی و بازوی رباتیک به سیم هایی نیاز دارد که از طریق پوست عبور کنند. اما، اگر تراشه بتواند از راه دور به هر کامپیوتری متصل شود، به انسان این توانایی را می‌دهد که دستگاه‌های شخصی خود – مثلاً یک ماشین یا تلفن – را با ذهن خود کنترل کند.
«برخی از این چیزها در واقع در حال وقوع هستند. یانگ گفت: بسیاری از تحقیقات از آنچه در مقوله به اصطلاح “فانتزی” وجود دارد به مقوله علمی منتقل می شود. این فناوری قطعا برای افراد قطع عضو طراحی شده است، اما اگر در مورد پتانسیل واقعی آن صحبت کنید، این می تواند برای همه ما قابل اجرا باشد.
علاوه بر نگوین، یانگ و کیفر، سایر همکاران در این پروژه شامل استادیار کاترین چی ژائو و محقق مینگ جیانگ از گروه علوم و مهندسی کامپیوتر دانشگاه مینه‌سوتا هستند. پروفسور جاناتان چنگ از مرکز پزشکی جنوب غربی دانشگاه تگزاس؛ و همه اعضای گروه آزمایشگاه نوروالکترونیک یانگ در گروه مهندسی زیست پزشکی دانشگاه مینه سوتا
