پیشرفت ابزار کنترل‌شونده با امواج مغزی به کمک فناوریِ نوین خواندنِ مغز

روشی جدید برای ثبت دقیق فعالیت مغز توسط محققان کریک، دانشگاه استنفورد و UCL تهیه و تنظیم شده‌است. این تکنیک می‌تواند به ساخت ابزار جدید پزشکی برای کمک به افراد قطع عضو، فلج یا افرادی که دارای اختلالات عصبی مانند بیماری‌های عصبی حرکتی هستند منجر شود.

تحقیقات انجام‌شده روی موش‌ها، یک روش دقیق و مقیاس‌پذیر را برای ثبت فعالیت مغز در نواحی وسیع، از‌ جمله روی سطح و مناطق عمیق‌تر به‌صورت ‌همزمان ایجاد‌کرده‌است.

با ‌استفاده از جدیدترین تکنیک‌های الکترونیک و مهندسی، دستگاه جدید فناوری تراشه سیلیکون را با سیم‌های کوچک و باریک، تا 15 برابر نازک‌تر از موی انسان، ترکیب‌کرده‌است. سیم‌ها به‌حدی نازک هستند که بدون ایجاد آسیب قابل‌توجهی در مغز قرار می‌گیرند. در کنار توانایی مانیتورینگ دقیق فعالیت مغز، از این دستگاه همچنین می‌توان برای اعمال سیگنال‌های الکتریکی به نواحی مغز به‌صورت دقیق استفاده کرد.

آندریاس شفر، استاد علوم اعصاب در UCLمی‌گوید: این فناوری پایه و اساس بسیاری از تحولات جالب آینده در ورای تحقیقات علوم اعصاب را فراهم می‌کند. این می‌تواند منجر به فناوری‌ای شود که قادر باشد سیگنالی را از مغز به ماشین منتقل کند که برای مثال می‌تواند جهت کمک به افراد قطع عضو برای کنترل اندام پروتزی، برای تکان دادن یک دست یا ایستادن مورد استفاده قرار‌گیرد. این تکنولوژی همچنین می‌تواند در ایجاد سیگنال‌های الکتریکی در مغز هنگامی که نورون‌ها آسیب دیده و خودشان پتانسیل عمل شلیک نمی‌کنند، از‌جمله در بیماری‌های عصبی حرکتی، مورد استفاده قرار‌گیرد.

هنگامی‌که دستگاه به‌مغز متصل است، سیگنال‌های الکتریکی از سلول‌های عصبی فعال از طریق میکرو‌سیم‌های اطراف به یک تراشه‌ی سیلیکون منتقل می‌شوند، جایی که داده‌های پردازش و آنالیز‌شده که نشان می‌دهد کدام مناطق از مغز فعال است.

محققان اطمینان حاصل كردند كه طراحي دستگاه بسته‌به اندازه‌ی حيوان، به‌آساني قابل تغییر است، این امکان با چند صد سيم براي موش تا بیش از 100000 عدد براي پستانداران بزرگتر امکانپذیر است. این یک ویژگی مهم برای دستگاه است زیرا به‌معنای وجود امکان استفاده برای انسان در آینده است.

یکی از بزرگترین چالش‌ها در ثبت فعالیت مغز، به‌ویژه در مناطق عمیق‌تر، نحوه‌ی قراردادن سیم‌ها یا همان الكترودها می‌باشد. این روش با استفاده از الکترودهایی که به‌اندازه کافی نازک هستند بر این چالش فائق آمده است.

چالش دیگر، ثبتِ فعالیتِ تعداد زیادی از سلول‌های عصبی است که در لایه‌هایی با اشکال پیچیده در فضای سه‌بعدی توزیع می‌شوند. باز هم این روش یک راه‌حل ارائه می‌دهد؛ چرا که سیم‌ها به‌راحتی می‌توانند به هر شکل سه‌‌بعدی تبدیل شوند.

فناوری شرح‌داده‌شده در این مطالعه همچنین پایه‌ای برای یک سیستم کاملاً یکپارچه رایانه‌ای است که توسط پارادرومیکس، شرکتی تأسیس شده توسط متیو انگل، یکی از نویسندگان این مقاله، پایه گذاری شده است. این شرکت مستقر در تگزاس در تلاش است تا بستری برای ابزار پزشکی ایجاد‌کند که زندگی افراد مبتلا به بیماری‌هایی از‌جمله فلج، اختلالات حسی و بیماری‌های عصبی روانی مقاوم به دارو را بهبود بخشد.

منبع: ساینس دیلی