رابط های عصبی: نحوه کار، کاربردها در علم پزشکی و فناوری های آینده

واسط عصبی

اشتراک گذاری این مطلب:

Share on whatsapp
Share on telegram
Share on email
Share on twitter
Share on print
0 0 vote
Article Rating
Neural Interface
By: Atossa Afsharmoghadam

واسط عصبی یا neural interface یکی از فناوری های مدرن امروزه است. این فناوری، روشی از تعامل انسان و ماشین است اما در واقعیت، موضوعی بسیار انقلابی تر و کاربردی تر است. رابط عصبی یا رابط مغز رایانه، دستگاهی است که با سیستم عصبی تعامل دارد. در این مقاله، با واسط های عصبی و نحوه کار آن آشنا می شوید.

پیشینه واسط عصبی

اولین بینش های نظری درمورد این مفهوم، براساس تحقیقات بنیادی توسط Sechenov و Pavlov انجام شد که بنیانگذاران نظریه رفلکس شرطی (conditional reflex) هستند. کاربرد عملی این تحقیقات در کشورهای مختلف، تا سال های 1970 به گوش می رسید.

در همان روزها، دانشمندان تلاش کردند سنسورهای مختلف را به بدن شامپانزه های آزمایشگاهی متصل کنند و با دستکاری ربات های آنها، ذهنشان را وادار به برداشتن موزها کنند یا انجام کارهای مشابه کنند. نتیجه این آزمایش مثبت بود و همه را شگفت زده کرد. پس از این موفقیت، از آن زمان تاکنون دستاوردهای زیادی در زمینه واسط های عصبی به خصوص در علم پزشکی پدید آمده است.

مفهوم و هدف واسط عصبی

این دستگاه الکترونیکی، در قسمت خارجی یا داخلی مغز یا سیستم عصبی تعبیه شده تا فعالیت ها را ضبط یا تحریک کند. واسط های عصبی که درون مغز یا بدن قرار می گیرند، بعنوان فناوری داخلی، تهاجمی یا کاشته شده شناخته می شوند. برخلاف دستگاه های خارجی، غیرتهاجمی یا پوشیدنی که اغلب بعنوان رابط مغز و رایانه خوانده می شوند.

واسط عصبی در پزشکی

دست سازهای رایانه های شخصی مدرن، صفحه کلید یا صفحه نمایش های لمسی هستند. ورودی صدا یا حرکات، روز به روز گسترده تر می شوند. یک رایانه درحال حاضر قادر است حرکات چشم یا جهت ظاهری کاربر را شناسایی کند. مرحله بعدی تعاملانسان و ماشین، وسیله ای برای محاسبه مستقیم سیگنال های سیستم عصبی است که توسط واسط یا رابط های عصبی مستقیم ارائه شده است.

هدف از ایجاد و تحقیق بر روی واسط عصبی، ایجاد ارتباط میان سیستم عصبی و جهان خارج از طریق تحریک یا کنترل بافت عصبی به منظور درمان یا کمک به افراد دارای مشکلات حسی، حرکتی یا سایر ناتوانی های عملکرد عصبی است.

گرچه سیستم های تحریک الکتریکی قبلا به کاربردهای بالینی گسترده ای رسیده اند، اما واسط های عصبی که سیگنال های عصبی را به دست می گیرند تا اهداف حرکتی را رمزگشایی کنند، امروزه به سیستم های بالینی مناسبی برای کمک به افرد فلج تبدیل شده اند.

نحوه کار رابط های عصبی

بین واسط های عصبی مستقیم و واسط های مغز رایانه تمایز زیادی وجود دارد. مورد دوم، مشتق اولی است و فقط به مغز می پردازد. واسط های عصبی مستقیم، با قسمت های مختلف سیستم عصبی سروکار دارند.

در اصل، ما درمورد ارتباط غیرمستقیم یا مستقیم به سیستم عصبی انسان صحبت می کنیم که می توان آنها را برای انتقال و دریافت سیگنال های خاص استفاده کرد.

ابتدا باید بین واسط های عصبی مستقیم و واسط های مغز رایانه تمایز قائل شویم. مورد دوم، مشتق مورد اول است و تنها با مغز در تعامل است. واسط عصبی مستقیم با بخش های مختلف سیستم عصبی سروکار دارد. در اصل، ما درمورد ارتباط غیرمستقیم یا مستقیم به سیستم عصبی انسان صحبت می کنیم که می توان آنها را برای انتقال و دریافت سیگنال های خاص استفاده کرد.

روش های اتصال واسط ها

روش های بسیاری برای اتصال واسط عصبی به یک انسان وجود دارد و همگی آنها به حسگرهای مورداستفاده بستگی دارند. انواع حسگرها وجود دارند که در ادامه بررسی می گردد.

واسط عصبی یا واسط مغز رایانه و انواع آن

حسگرهای غیرغوطه ور

الکترودها روی سطح پوست قرار می گیرند، یا حتی کمی جدا می شوند، مانند آنهایی که در کلاه های پزشکی قرار می گیرند.

حسگرهای نیمه غوطه ور

سنسورهای روی سطح مغز یا نزدیک به اعصاب قرار گرفته اند.

حسگرهای غوطه ور

حسگرها مستقیما مستقر شده اند و به سمت مغز یا اعصاب تقسیم می شوند. این روش بسیارگسترده است و عوارض جانبی زیادی دارد: شما ممکن است بطور تصادفی با یک سنسور مداخله داشته باشید که به نوبه خود باعث اختلال در روند فعالیت می شود.

برای اطمینان از کیفیت بالاتر سیگنال، ممکن است سنسورها با مایعات مخصوصی مرطوب شوند یا ممکن است سیگنال در ابتدا پردازش شود. سپس سیگنال های ثبت شده توسط سخت افزار و نرم افزار ساخته شده پردازش می شوند و براساس هدف، نتیجه مشخصی کسب کنید.

کاربردهای کنونی رابط های عصبی

فناوری ها و برنامه هایی که درحال حاضر از واسط عصبی استفاده می کنند، شامل موارد زیر است:

  • کاشت مغز برای درمان بیماری و لرزش پارکینسون
  • محرک های برقی پا برای کمک به بهبود سکته مغزی
  • ایمپلنت های حلزونی برای انتقال صداها به افراد مبتلا به مشکلات شنوایی
  • رابط های مغز رایانه، بطور معمول هدست های EEG (الکتروانسفالوگرافی)، که توسط گیمرها به منظور کنترل اشیاء دیجیتالی استفاده می شوند.

پیش بینی آینده ی کاربردهای واسط عصبی

برنامه های بالقوه زیادی برای آینده وجود دارد که شامل موارد زیر است:

  • تایپ کردن توسط مغز و استفاده از موس ذهنی برای کنترل رایانه ها و دستگاه ها
  • ارتباط مستقیم مغز به مغز، خواه تکانه های ساده یا افکار پیچیده
  • کاربردهای پزشکی گسترده تر مانند بیماری آلزایمر و بیماری های روانی
  • نظارت بر فعالیت مغز برای حمایت از سلامتی، ایمنی و امنیت
  • تقویت حافظه، افزایش تمرکز و یادگیری

📍 رابط های عصبی | Neural Interfaces

🔍 پژوهشگر: “آتوسا افشارمقدم” پزشکی تهران

🎙 #پادکست

➖ پادکست های تصویری در پیج اینستاگرام انجمن آینده پژوهی علوم پزشکی منتشر می شوند 👇

🆔 @medical_futorlogy 

مربوط پست ها

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments