ساخت پروتزهای عصبی جدید با قابلیت ارتباط با مغز

در حالی که پروتزهای عصبی موجود پیشرفت‌های چشمگیری در ارتباط با سیستم عصبی داشته‌اند، محققان دانشگاه ETH زوریخ رویکردی پیشگامانه را کشف کرده‌اند که نوید انقلابی در این زمینه را می‌دهد.

به گزارش تکناک، فناوری پروتز مدت‌هاست که با هدف بازگرداندن عملکردهای از دست رفته و بهبود کیفیت زندگی برای افرادی نقص عضو ، به‌دنبال پر کردن شکاف بین انسان‌ها و ماشین‌ها بوده است.

آشنایی با پروتزهای عصبی

پروتزهای عصبی که دستگاه‌های الکترومکانیکی پیچیده‌ای هستند، مستقیماً با سیستم عصبی ارتباط دارند. البته مدل‌های مرسوم اغلب در ایجاد مسیرهای ارتباطی طبیعی با مغز شکست می‌خورند و در نتیجه احساسات مصنوعی و ناخوشایندی برای کاربر ایجاد می‌کنند. به گفته پروفسور استانیسا راسپوپوویچ از دانشگاه ETH زوریخ، این دستگاه‌ها معمولا احساسات مصنوعی و ناخوشایند را برمی انگیزند.

الهام از طبیعت به عنوان یک طرح اولیه

اخیرا محققان در تحقیقی مشترک که چندین کشور را در بر می‌گیرد، از تغییر الگو به سمت سیگنال‌دهی بیومیمتیک در پروتزهای عصبی حمایت کرده‌اند. این دستگاه‌های نوآورانه با تقلید از زبان طبیعی سیستم عصبی، یک رابط بصری و بی‌نقص با بدن انسان ارائه می‌دهند. یک دانشجوی دکترا به‌نام ناتالیا کاتیک در این تحقیق، مدل کامپیوتری FootSim را برای شبیه‌سازی پویایی پیچیده گیرنده‌های حسی در کف پا ایجاد کرد.

جاکومو واله که یک محقق فوق دکترا در دانشگاه ETH زوریخ است، آزمایش‌هایی را با هدف اعتبارسنجی کارآمد سیگنال‌دهی بیومیمتیک رهبری کرد. محققان نتایج امیدوارکننده‌ای را از طریق آزمایش‌های انجام‌شده بر روی گربه‌ها مشاهده کردند که سیستم عصبی آن‌ها شباهت‌هایی به انسان دارد. مقایسه بین تکنیک‌های تحریک مرسوم و بیومیمتیک، الگوهای فعال‌سازی عصبی متمایزی را نشان داد و برتری تکنیک بیومیمتیک را در به حداقل رساندن بار اطلاعاتی در نخاع، نمایان کرد.

پیامدهای بالینی: تغییر زندگی

اوج این تلاش‌ها در آزمایش‌های بالینی جدید که شامل افراد قطع عضو پا بودند، مشهود است. راسپوپوویچ و گروهش مزایای محسوس تحریک بیومیمتیک را نشان دادند و تحرک و سهولت شناختی را برای شرکت‌کنندگان به نمایش گذاشتند. به‌طور قابل‌توجهی، شرکت‌کنندگان در حین پیمایش در مناطق دشوار، عملکرد بهبود یافته‌ای را در کارهایی که نیاز به درگیری شناختی دارند از خود نشان دادند که این امر بر اثربخشی طبیعت‌گرایانه این رویکرد جدید تأکید می‌کند.

فراتر از پروتزهای اندام، پیامدهای سیگنال‌دهی بیومیمتیک به کاربردهای درمانی بی‌شمار از جمله ایمپلنت ستون فقرات و الکترودهای مغزی گسترش می‌یابد. راسپپوویچ بر ضرورت رمزگشایی از زبان پیچیده سیستم عصبی تاکید می‌کند و آینده‌ای را متصور می‌شود که در آن تعاملات انسان و ماشین به طور یکپارچه با یکدیگر ادغام می‌شوند. راسپپوویچ می‌گوید: ما باید زبان سیستم عصبی را یاد بگیریم، سپس می‌توانیم با مغز به روش‌هایی که می‌فهمد ارتباط برقرار کنیم.

تغییر الگو در پروتزهای عصبی

همگرایی تلاش‌های تحقیقاتی بین‌رشته‌ای در دانشگاه ETH زوریخ، عصر جدیدی در پروتزهای عصبی است که با افزایش عملکرد، راحتی و تجربه کاربر مشخص می‌شود. همانطور که این زمینه به تکامل خود ادامه می دهد، سیگنا‌ل‌دهی بیومیمتیک آماده است تا مرزهای رابط انسان و ماشین را بازتعریف کند و فرصت‌های بی‌سابقه‌ای را برای افراد دارای اختلالات اندام ارائه دهد تا عاملیت و استقلال خود را به دست آورند.

با پیشرفت‌های مداوم، چشم‌انداز ادغام یکپارچه بین انسان و ماشین هر چه بیشتر نزدیک‌تر می‌شود و آینده‌ای را نوید می‌دهد که در آن معلولیت دیگر مانعی برای مشارکت در جامعه نیست. همانطور که عمیق‌تر به زبان سیستم عصبی می‌پردازیم، افق احتمالات گسترش می‌یابد و عصر جدیدی از نوآوری و فراگیری را آغاز می‌کند. سفر به سمت کشف پتانسیل کامل پروتزهای عصبی الهام گرفته از زیستی ادامه دارد، که با پیگیری بی‌امان درک و نوآوری تغذیه می‌شود.