شناسایی دقیق سیگنال‌های عصبی با حسگر مغزی بی‌سیم جدید

پژوهشگران مؤسسه فناوری جورجیا موفق به طراحی یک حسگر مغزی بی‌سیم و میکروسکوپی‌ای شده‌اند که با قرارگیری زیر پوست سر، می‌تواند سیگنال‌های مغز را با دقتی بیش از ۹۶٪ دریافت کرده و برای کنترل دستگاه‌هایی مانند عینک‌های واقعیت افزوده یا پروتزهای حرکتی مورد استفاده قرار گیرد.

به گزارش تکناک، محققان مؤسسه فناوری جورجیا (Georgia Tech) موفق به توسعه یک حسگر مغزی در ابعادی بسیار کوچک شده‌اند که آن‌قدر ریز است که می‌توان آن را در فاصله بین فولیکول‌های مو روی پوست سر و درست زیر سطح پوست قرار داد. این حسگر به‌قدری ظریف است که دیده نمی‌شود و آن‌قدر راحت طراحی شده که می‌توان آن را در تمام طول روز بدون ناراحتی استفاده کرد.

حسگر مغزی چیست و چه کاربردی دارد؟

حسگرهای مغزی قابلیت دریافت سیگنال‌های دقیق از مغز را دارند و می‌توانند امکان برقراری ارتباط مستقیم بین مغز و دستگاه‌هایی مانند کامپیوتر، عینک‌های واقعیت افزوده (AR) یا اندام‌های رباتیکی را فراهم کنند. این فناوری تحت عنوان رابط مغز و کامپیوتر (Brain-Computer Interface یا BCI) شناخته می‌شود.

تا به امروز، سیگنال‌های مغزی معمولاً به روش‌های غیرتهاجمی و با استفاده از الکترودهایی که روی پوست سر قرار می‌گیرند، دریافت می‌شدند. این الکترودها برای عملکرد بهتر نیاز به ژل هادی دارند، اما برای استفاده در طولانی‌مدت مناسب نیستند.

از سوی دیگر، روش‌های تهاجمی‌تری مانند کاشت الکترود در مغز نیز وجود دارد، اما تیم تحقیقاتی مؤسسه فناوری جورجیا با هدف توسعه حسگرهایی که هم استفاده آسان‌تری داشته باشند و هم به‌راحتی تولید شوند، مسیر متفاوتی را انتخاب کردند.

حسگر جدید چگونه کار می‌کند؟

حسگر جدید از میکرونیدل‌هایی (سوزن‌های میکروسکوپی) استفاده می‌کند که کاربر اصلاً آن‌ها را حس نمی‌کند. این حسگرهای بی‌سیم، انعطاف‌پذیر و بدون نیاز به ژل رسانا هستند و به‌راحتی در طول روز حتی هنگام راه رفتن، دویدن یا انجام فعالیت‌های روزمره در جای خود باقی می‌مانند.

این طراحی منحصر به‌فرد باعث شده حسگر بتواند به منبع سیگنال‌ها نزدیک‌تر شود و داده‌هایی تمیزتر و دقیق‌تر دریافت کند.

در آزمایش‌ها، این حسگر توانست با دقت ۹۶.۴ درصد سیگنال‌های عصبی مربوط به تمرکز کاربر روی اشیای اطراف را شناسایی و دسته‌بندی کند. کاربران حتی می‌توانستند بدون استفاده از دست، در تماس‌های تصویری واقعیت افزوده شرکت کنند و فهرست تماس‌های تلفنی خود را ببینند، زیرا حسگر با دریافت اطلاعات بصری، داده‌های لازم را منتقل می‌کرد.

کاربردهای گسترده در سلامت، تکنولوژی و توانبخشی

به گفته محققان، این حسگر می‌تواند کاربردهای بسیار مهمی در دنیای واقعی داشته باشد، به‌ویژه در حوزه سلامت. به‌عنوان مثال، این فناوری می‌تواند به افراد دارای ناتوانی جسمی کمک کند تا اندام‌های مصنوعی را کنترل کرده یا با دیگران ارتباط برقرار کنند.

از سوی دیگر، استفاده در تکنولوژی‌های مصرفی مانند عینک‌های هوشمند، هندزفری‌ها، و کنترل رایانه‌ها نیز از جمله کاربردهای بالقوه این حسگر است.

همچنین این فناوری می‌تواند تجربه‌ای فراگیرتر، بدون نیاز به استفاده دست، و شهودی‌تر را در حوزه واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) به ارمغان بیاورد. از کاربردهای دیگر می‌توان به توانبخشی، مانند بازتوانی پس از سکته مغزی یا آسیب‌دیدگی از طریق بازخورد عصبی، اشاره کرد.

افزایش کیفیت سیگنال با نفوذ جزئی به پوست

پروفسور هونگ یو (Hong Yeo)، یکی از پژوهشگران توسعه‌دهنده این حسگر می‌گوید: ما این تحقیق را با هدف توسعه فناوری‌های جدید سنسور در حوزه سلامت آغاز کردیم.

یو افزود: ما به تکنولوژی حسگر BCI بهتری نیاز داشتیم و متوجه شدیم اگر بتوانیم حسگر را کوچکتر کرده و بدون تماس با مو، کمی به پوست نفوذ دهیم، می‌توانیم کیفیت سیگنال را به‌شکل چشمگیری افزایش دهیم و نویز مزاحم را کاهش دهیم.

وی ادامه داد: من عمیقاً به قدرت همکاری باور دارم، چرا که چالش‌های امروزی بسیار پیچیده‌تر از آن هستند که یک نفر به‌تنهایی بتواند آن‌ها را حل کند. به همین دلیل از همه اعضای گروه پژوهشی‌ام و همکاران شگفت‌انگیزی که این پروژه را ممکن کردند، تشکر می‌کنم. همکاری با این تیم برای ارتقای فناوری BCI در حوزه توانبخشی و پروتز ادامه خواهد یافت.

آینده‌ای روشن برای کنترل مغزی دستگاه‌ها

فناوری حسگر مغزی میکروسکوپی جدید قدم بزرگی در مسیر توسعه رابط‌های کاربر با دستگاه‌ها از طریق مغز است. این فناوری نه‌تنها راحت‌تر و دقیق‌تر از روش‌های قبلی است، بلکه می‌تواند دریچه‌ای نو به سوی کمک به بیماران، توسعه گجت‌های هوشمند و تجربه‌ای غنی‌تر در دنیای واقعیت افزوده و مجازی باز کند.