پیشرفت‌های رابط مغز و کامپیوتر به بازسازی ارتباط ذهن و بدن کمک می‌کند

رابط‌های مغز و کامپیوتر با توانایی برقراری ارتباط مستقیم بین مغز و دستگاه‌های خارجی، به طور چشمگیری به افراد با مشکلات حرکتی یا گفتاری کمک کرده‌اند. این فناوری نه تنها موجب بهبود کیفیت زندگی این افراد می‌شود، بلکه به دانشمندان در درک هرچه بهتر عملکرد مغز نیز کمک می‌کند.

🔬 پیشرفت‌های رابط مغز و کامپیوتر

در دهه ۱۸۷۰، دانشمندان کشف کردند که مغز پستانداران برق تولید می‌کند، که راه را برای علم فیزیولوژی عصبی هموار کرد. نزدیک به یک قرن بعد، ژاک ویدال، یک دانشمند کامپیوتر در دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، مقاله‌ای تاریخی منتشر کرد که ایده رابط‌های مغز و کامپیوتر را معرفی کرد: ارتباط مستقیم بین مغز و دستگاه‌های خارجی مانند کامپیوترها یا پروتزها با استفاده از فعالیت الکتریکی مغز.

این ایده که در چهار دهه پیش به نظر داستان علمی تخیلی می‌رسید، به تدریج مورد استقبال قرار گرفت و محققان مختلف مدارک را برای اثبات کارایی‌های آن در دنیای واقعی ارائه کردند. ادامه مطلب را بخوانید تا ببینید چگونه رابط‌های مغز و کامپیوتر به افراد با اختلالات حرکتی یا گفتاری کمک کردند تا اندام‌های رباتیک را کنترل کرده و احساسات خود را بازیابند.

💡 کاربردهای بالینی و تحقیقی

در حالی که دستگاه‌های رابط مغز و کامپیوتر کاربردهای بالینی واضحی دارند، سازندگان این فناوری به وضوح اهمیت آن را برای درک بهتری از مغز انسان درک کرده‌اند. علاوه بر کمک به افرادی که با اختلالات حرکتی یا گفتاری مواجه هستند، ثبت فعالیت‌های مغزی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا دینامیک عصبی را رمزگشایی کنند. با ورود دستگاه‌های جدید و بهبود یافته به بازار، محققان اکنون می‌توانند به بینش‌های بی‌سابقه‌ای در مورد عملکرد داخلی مغز دست یابند که می‌تواند طراحی دستگاه‌های رابط مغز و کامپیوتر را بهبود بخشد.

🧠 داستان‌های واقعی

بعد از اینکه یک تصادف خودرو ایان بارکارت را ناتوان کرد، در سال ۲۰۱۳ او یک رابط مغز و کامپیوتر دریافت کرد که به او این امکان را داد تا دوباره دستانش را حرکت دهد. با این حال، او در سال ۲۰۲۱ از تیم آزمایش بالینی خواست تا این دستگاه را خارج کنند.

در حالی که رابط‌های مغز و کامپیوتر به واقعیتی عملی برای افراد ناتوان تبدیل می‌شوند، مهندسان زیست‌فناوری با چالش‌های لجستیکی در طراحی این دستگاه‌ها روبرو هستند. پس از قرار گرفتن در مغز انسان، این دستگاه‌ها با حملات سلول‌های ایمنی مواجه می‌شوند که منجر به فیبروز و آسیب به پروب می‌شود. اکنون محققان در حال بررسی مواد مختلف و طراحی‌های جدید برای توسعه فناوری‌هایی هستند که با این چالش‌ها مقابله کنند.

⚙️ پیشرفت‌ در ارتباطات

یک ایمپلنت مغزی به مردی که کاملاً ناتوان شده بود کمک می‌کند تا با خانواده‌اش ارتباط برقرار کند، به طوری که پزشکان یک چیپ را در قشر حرکتی مغز او قرار دادند. بعد از چند تلاش ناموفق، تیمی از محققان به رهبری نiels Birbaumer، یک عصب‌شناس بازنشسته در دانشگاه توبینگن، تصمیم می‌گیرد روشی را امتحان کند که در آن مرد به یک لحن گوش می‌دهد و یاد می‌گیرد که با تفکر خاص، لحن را تغییر دهد. این امکان را برای او فراهم می‌آورد که کلمات را به صورت تک کلمه‌ای بیان کند. به تدریج، او قادر به ترکیب جملات کامل و قابل فهم شد و حتی پیامی به پسرش ارسال کرد.

با رابط مغز و کامپیوتر خود، کیت توماس اکنون می‌تواند حرکات ظریف مانند گرفتن و بلند کردن پوست تخم‌مرغ خالی را بدون شکستن آن انجام دهد.

حادثه شیرجه‌ای در سال ۲۰۲۰ کیت توماس را از کمر به پایین ناتوان کرد، بدون هیچ حسی در دستان یا مچ دستش. پزشکان مجموعه‌ای از الکترودها را در مغز توماس کاشتند که می‌توانستند فعالیت مغزی‌اش را بخوانند و تحرک الکتریکی را ارسال کنند. تیم تحقیقاتی به رهبری چاد باوتون، محقق پزشکی زیست‌الکترونیک در Northwell Health، سیگنال‌های مغزی توماس را وقتی که او تصور می‌کند که چه حسی از لمس دارد، ثبت می‌کند. این سیگنال‌ها به عضلات او منتقل می‌شوند و حس لمسی را به او باز می‌گردانند.

💬 ارتباط برقرار کردن با خیال و تفکر

در حالی که دستگاه‌های رابط مغز و کامپیوتر می‌توانند به کاربران کمک کنند تا فعالیت مغزی‌شان را به گفتار تبدیل کنند، این ممکن است باعث خستگی کاربران شود. برای پر کردن این فاصله، فرانسیس ویلت، یک جراح اعصاب در دانشگاه استنفورد و تیمش یک رابط مغز و کامپیوتر گفتاری توسعه دادند که قادر به رمزگشایی جملات خیالی است. آنها الگوریتم‌های یادگیری ماشین را برای رمزگشایی الگوهای عصبی مرتبط با گفتار خیالی آموزش دادند، به طوری که افراد می‌توانند تنها با فکر کردن به آنچه می‌خواهند بگویند، به صورت منطقی صحبت کنند.