جعل قراءة الأفكار ممكنة: يسمح الاختراع لمبتوري الأطراف بالتحكم في ذراع آلية بعقلهم
جعل فريق بحثي بجامعة مينيسوتا قراءة الأفكار ممكنة من خلال استخدام الإلكترونيات والذكاء الاصطناعي.
أنشأ باحثون في جامعة مينيسوتا توين سيتيز نظامًا يمكّن مبتوري الأطراف من تشغيل ذراع آلية باستخدام نبضات الدماغ بدلاً من عضلاتهم. هذه التقنية الجديدة أكثر دقة وأقل تدخلاً من الأساليب السابقة.
يتم التحكم في غالبية الأطراف الصناعية التجارية الموجودة الآن في السوق من خلال الكتفين أو الصدر باستخدام نظام الأسلاك والتسخير.
تستخدم النماذج الأكثر تطوراً أجهزة استشعار لاكتشاف حركات العضلات الصغيرة في الطرف الطبيعي للمريض فوق الطرف الاصطناعي.
ومع ذلك، قد يكون كلا الخيارين صعبًا على مبتوري الأطراف في تعلم كيفية استخدامهما، كما أنهما غير مفيدان في بعض الأحيان.
قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة مينيسوتا البروفيسور زي يانغ يصافح المشارك في البحث كاميرون سلافينز ، الذي اختبر نظام الذراع الروبوتي للباحثين.
بمساعدة متعاونين في الصناعة، طور الباحثون طريقة للاستفادة من إشارات دماغ المريض من خلال شريحة عصبية مزروعة في الذراع، وقراءة عقل المريض بشكل فعال وفتح الباب لبدائل أقل توغلًا لعمليات الدماغ.
الائتمان: مختبر الإلكترونيات العصبية، جامعة مينيسوتا
طور قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة مينيسوتا بمساعدة متعاونين صناعيين جهازًا صغيرًا قابل للزرع يتصل بالعصب المحيطي في ذراع الشخص.
يمكن لهذه التقنية، عند اقترانها بذراع آلية وجهاز كمبيوتر ذكاء اصطناعي، اكتشاف وفك تشفير نبضات الدماغ، مما يتيح لمبتوري الأطراف العلوية تحريك الذراع بأفكارهم فقط.
نُشرت أحدث ورقة بحثية للباحثين في مجلة الهندسة العصبية، وهي مجلة علمية تمت مراجعتها من قبل الأقران في مجال الهندسة العصبية متعدد التخصصات.
تسمح تقنية الفريق الذي تقوده جامعة مينيسوتا للمشارك في البحث كاميرون سلافينز بتحريك ذراع آلية باستخدام أفكاره فقط. الائتمان: إيف دانيلز
قال Jules Anh Tuan Nguyen ، باحث ما بعد الدكتوراه ودكتوراه في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة Minnesota Twin Cities: “إنه أكثر سهولة من أي نظام تجاري موجود”. متخرج. “
مع أنظمة الأطراف الصناعية التجارية الأخرى، عندما يريد مبتورو الأطراف تحريك إصبعهم، فإنهم لا يفكرون في الواقع في تحريك إصبعهم.
إنهم يحاولون تنشيط عضلات أذرعهم، لأن هذا ما يقرأه النظام. لهذا السبب، تتطلب هذه الأنظمة الكثير من التعلم والممارسة.
بالنسبة لتقنيتنا، لأننا نفسر الإشارة العصبية مباشرة، فهي تعرف نية المريض. إذا كانوا يريدون تحريك إصبعهم، فكل ما عليهم فعله هو التفكير في تحريك هذا الإصبع “.
يعمل Nguyen على هذا البحث منذ حوالي 10 سنوات مع البروفيسور Zhi Yang المساعد بقسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة مينيسوتا وكان أحد المطورين الرئيسيين لتقنية الرقاقة العصبية.
عند دمجها مع كمبيوتر ذكاء اصطناعي والذراع الروبوتية أعلاه، يمكن للرقاقة العصبية لباحثي جامعة مينيسوتا قراءة وتفسير إشارات الدماغ، مما يسمح لمبتوري الأطراف العلوية بالتحكم في الذراع باستخدام أفكارهم فقط. الائتمان: مختبر الإلكترونيات العصبية، جامعة مينيسوتا
بدأ المشروع في عام 2012 عندما قام إدوارد كيفر ، عالم الأعصاب الصناعي والمدير التنفيذي لشركة Nerves، Incorporated ، بالتواصل مع يانغ بشأن إنشاء غرسة عصبية يمكن أن تفيد مبتوري الأطراف.
حصل الزوجان على تمويل من وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) التابعة للحكومة الأمريكية، وأجروا منذ ذلك الحين العديد من التجارب السريرية الناجحة مع مبتوري الأطراف الحقيقيين.
عمل الباحثون أيضًا مع مكتب تسويق التكنولوجيا بجامعة مينيسوتا لتكوين شركة ناشئة تسمى Fasikl – وهي عبارة عن لعبة على كلمة “حافظة” تشير إلى حزمة من الألياف العصبية – لتسويق التكنولوجيا.
قال نجوين: “حقيقة أنه يمكننا التأثير على أناس حقيقيين وتحسين حياة المرضى من البشر ذات يوم هو أمر مهم حقًا”.
“من الممتع تطوير تقنيات جديدة، ولكن إذا كنت تجري تجارب في المختبر فقط، فلن يؤثر ذلك بشكل مباشر على أي شخص.
لهذا السبب نريد أن نكون في جامعة مينيسوتا، ونشرك أنفسنا في التجارب السريرية. خلال السنوات الثلاث أو الأربع الماضية، كان لي شرف العمل مع العديد من المرضى من البشر.
يمكنني أن أصبح عاطفيًا حقًا عندما أساعدهم في تحريك أصابعهم أو مساعدتهم على فعل شيء لم يعتقدوا أنه ممكن من قبل “.
جزء كبير مما يجعل النظام يعمل بشكل جيد مقارنة بالتقنيات المماثلة هو دمج الذكاء الاصطناعي، والذي يستخدم التعلم الآلي للمساعدة في تفسير الإشارات من العصب.
قال يانغ: “يتمتع الذكاء الاصطناعي بقدرة هائلة على المساعدة في شرح الكثير من العلاقات”. تتيح لنا هذه التقنية تسجيل البيانات البشرية، وبيانات الأعصاب، بدقة.
باستخدام هذا النوع من البيانات العصبية، يمكن لنظام الذكاء الاصطناعي ملء الفجوات وتحديد ما يحدث. إنه أمر كبير حقًا، أن تكون قادرًا على دمج تقنية الرقاقة الجديدة هذه مع الذكاء الاصطناعي.
يمكن أن يساعد في الإجابة على الكثير من الأسئلة التي لم نتمكن من الإجابة عليها من قبل “.
هذه التقنية لها فوائد ليس فقط لمبتوري الأطراف ولكن للمرضى الآخرين أيضًا الذين يعانون من اضطرابات عصبية وآلام مزمنة.
يرى يانغ مستقبلًا حيث لن تكون هناك حاجة لإجراء جراحات الدماغ الغازية ويمكن الوصول إلى إشارات الدماغ من خلال العصب المحيطي بدلاً من ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الشريحة القابلة للزرع على تطبيقات تتجاوز الطب.
في الوقت الحالي، يتطلب النظام أسلاكًا تمر عبر الجلد للاتصال بواجهة AI الخارجية والذراع الآلي.
ولكن، إذا تمكنت الشريحة من الاتصال عن بعد بأي كمبيوتر، فإنها ستمنح البشر القدرة على التحكم في أجهزتهم الشخصية – في السيارة أو الهاتف، على سبيل المثال – بأذهانهم.
بعض هذه الأشياء تحدث بالفعل. قال يانغ إن الكثير من الأبحاث تنتقل مم يسمى بفئة “الخيال” إلى الفئة العلمية “.
“تم تصميم هذه التكنولوجيا لمبتوري الأطراف بالتأكيد، ولكن إذا تحدثت عن إمكاناتها الحقيقية، فقد يكون ذلك قابلاً للتطبيق علينا جميعًا.”
بالإضافة إلى Nguyen و Yang و Keefer ، يشمل المتعاونون الآخرون في هذا المشروع البروفيسور المشارك كاثرين تشي تشاو والباحث Ming Jiang من قسم علوم وهندسة الكمبيوتر بجامعة مينيسوتا؛ البروفيسور جوناثان تشينج من المركز الطبي الجنوبي الغربي بجامعة تكساس؛ وجميع أعضاء مجموعة يانغ للإلكترونيات العصبية في قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة مينيسوتا.
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
