دست رباتیکی که توسط ذهن کنترل می‌شود!

فرارو: امروزه بیماران قطع عضو زیادی در سراسر جهان از اندام‌های مصنوعی کنترل شده با عضله استفاده می‌کنند. این اندام‌ها محدودیت‌ها و چالش‌های زیادی دارند. قطعات پروتز معمولا دارای تنظیمات پیچیده‌ای هستند و بیماران را ملزم می‌کنند تا برای یادگیری آن‌ها آموزش‌های زیادی ببینند.

فناوری جدیدی که توسط تیمی از محققان دانشگاه مینه سوتا (UMN) پیشنهاد شده، می‌تواند بر همه این چالش‌ها غلبه کند. ممکن است شبیه یک داستان علمی تخیلی به نظر برسد، اما محققان ادعا می‌کنند که فناوری جدید به بیماران اجازه می‌دهد تا با استفاده از افکار خود، اعضای بدن رباتیک را کنترل کنند.

محققان دانشگاه UMN با استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، یک دست پروتز عصبی قابل حمل طراحی کرده اند. این دست رباتیک مجهز به یک ایمپلنت عصبی است که به عصب محیطی بازوی بیمار متصل است. "ادوارد کیفر" یکی از اعضای این پروژه و متخصص اعصاب از دانشگاه UMN می‌گوید: «ما با این فناوری به افراد قطع عضو اجازه می‌دهیم تا کنترل کاملاً طبیعی و شهودی بر اعضای مصنوعی خود داشته باشند.»

اعضای مصنوعی بدن که در حال حاضر در بازار موجودند، قادرند حرکت شانه، قفسه سینه یا عضلات را تشخیص دهند. آن‌ها برای تشخیص سیگنال‌ها دارای حسگرهایی در مناطق خاصی از بدن انسان هستند. هر بار که بیمار بخواهد دست خود را حرکت دهد، باید عضلات بدن خود را تحریک کند. انطباق با چنین حرکات عضلانی اندام برای بیماران آسان نیست و بسیاری از این ابزار برای افراد ضعیف مناسب نیستند. برخی از پروتز‌های پیشرفته و کارآمد حساس به عضله دارای ساختار پیچیده‌ای هستند که استفاده از آن‌ها را دشوار می‌کند.

افراد قطع عضو برای سازگاری با چنین وسایلی باید آموزش‌های زیادی ببینند که اغلب باعث افزایش ناامیدی و استرس آن‌ها می‌شود. اعضای رباتیک قابل کنترل، می‌توانند فورا شروع به کار کنند و نیازی به تمرین، فعال سازی عضلانی و تنظیمات پیچیده ندارند. بازوی پروتز عصبی به بیماران این امکان را می‌دهد تا دست‌هایشان را به میل خود و به آسانی حرکت دهند. این یک جایگزین کارآمد و آسان برای اعضای مصنوعی کنونی است.

" جولز آن توان نگوین" محقق و یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: «زمانی که یک فرد قطع عضو می‌خواهد یک انگشت مصنوعی را حرکت دهد، در واقع به حرکت انگشت فکر نمی‌کند. او بسیار تلاش می‌کند تا انگشت را تکان دهد. ماهیچه‌های بازو این سیستم را فرا می‌خوانند. به همین دلیل است که این سیستم‌ها نیاز به یادگیری و تمرین زیادی دارند. در فناوری جدید، چون سیستم عصبی مستقیما تفسیر می‌شود، بنابراین سریعا از قصد بیمار آگاه شده و اگر آن‌ها بخواهند انگشت خود را حرکت دهند، تنها کاری که باید انجام دهند این است که به حرکت دادن آن انگشت فکر کنند.»

به گفته محققان، تفاوت اصلی بین پروتز‌های سنتی حساس به عضله و دست رباتیک، توانایی دومی برای درک سیگنال‌های عصبی است. به دلیل ادغام هوش مصنوعی با دست رباتیک، ایمپلنت می‌تواند به عنوان رمزگشای عصبی (دستگاهی که قادر به درک سیگنال‌های عصبی الکتریکی است) عمل کند. حرکت دست در انسان با عمل عصب مدیان، نوعی عصب محیطی که از هزاران آکسون تشکیل شده است، به دست می‌آید. هنگامی که بیمار به حرکت دادن دست خود فکر می‌کند، مغز او به اعصاب محیطی سیگنال ارسال می‌کند. این سیگنال‌ها توسط رمزگشای عصبی مرتبط با عصب شناسایی می‌شوند، سپس بازوی رباتیک را هدایت می‌کنند. رمزگشای عصبی از اصول یادگیری ماشینی برای تفسیر سیگنال‌های عصبی استفاده می‌کند.

راه‌اندازی بازوی رباتیک مبتنی بر یادگیری ماشینی در حال حاضر به یک اتصال سیمی بین پوست و یک رابط هوش مصنوعی خارجی نیاز دارد. محققان امیدوارند که این ایمپلنت بتواند از راه دور به هر کامپیوتری در آینده متصل شود. این امر به افراد قطع عضو امکان حرکت سریع اندام‌ها را می‌دهد. همچنین با استفاده از این فناوری همه انسان‌ها قادر خواهند بود دستگاه‌های هوشمند مختلف اطراف مانند تلفن‌های هوشمند را با مغز خود کنترل کنند. " ژی یانگ" یکی از توسعه دهندگان پیشرو فناوری تراشه‌های عصبی و نویسنده این مطالعه معتقد است: «این فناوری قطعا برای افراد قطع عضو طراحی شده است. اما با توجه به پتانسیلی که دارد می‌تواند برای همه انسان‌ها قابل اجرا باشد.»