♿️ برای نخستین بار یک مرد ناتوان توانست به یاری یک میانجی رایانه-مغز دوباره حس کند. 

 ۱۳ اکتبر ۲۰۱۶ 

©دانشکده پزشکی دانشگاه پیتزبورگ 

💧چکیده: تصور کنید دچار رویدادی شده‌اید که توان حسی دستان و انگشتانتان را از دست داده‌اید. اکنون تصور کنید، پس از ده سال دوباره آن را به دست می‌آورید، آنهم به یاری یک بازوی ربات که با مغزتان کنترلش می‌کنید. 

این چیزی است که "ناتان کوپلند" ۲۸ ساله از سر گذراند. او پس از بیرون‌آمدن از جراحی مغز، به میانجی مغز - رایانه (BCI) ساخته‌ی پژوهشگران دانشگاه‌های پیتزبورگ و UPMC وصل شد. در نوشتاری که امروز که در تارنمای "Science Translational Medicine" چاپ شد، گروهی از کارشناسان به رهبری دکتر "رابرت گانتگ، استادیار پزشکی فیزیکی و توانبخشی در دانشگاه پیتزبورگ، فنآوری نوینی را به نمایش گذاشتند که برای نخستین بار در انسان به کار برده شده، فناوری به کاپلند توانایی داد تا بساوایی (حس لامسه) را دوباره با یک بازوی رباتی کنترل‌شونده با مغز خود تجربه کند. 

به گفته‌ی نویسنده‌ی همکار این بررسی، دکتر اندرو ب. شوارتز (استاد برجسته‌ی بیولوژی اعصاب و دارای کرسی در زمینه‌ی دانش اعصاب سیستم‌ها در دانشکده پزشکی دانشگاه پیتزبورگ و از هموندان انجمن مغز دانشگاه پیتزبورگ): "ارزشمندترین دستاورد این بررسی آن است که برانگزیشی کوچک در لایه‌ی حسی می‌تواند حس بساوایی طبیعی را، به جای مورمور شدن، بسازد. این برانگیزش بی‌خطر است و احساس‌های برانگیخته شده تا چند ماه پایدارند. هنوز پژوهش‌های بسیاری برای شناخت بهتر الگوهای برانگیزش مورد نیاز است تا یاریگر بیماران در انجام جنبش‌های بهتر باشد."

 ⏳این نخستین تلاش این گروه در زمینه BCI نیست. چهار سال پیش، نویسنده همکار این بررسی، دکتر جنیفر کالینگر (استادیار گروه پزشکی فیزیکی و توانبخشی دانشگاه پیتزبورگ، و پژوهشگر سیستم بهداشت و درمان VA پیتزبورگ) و این گروه یک BCI را به نمایش گذاشتند که به بیماری دیگر به نام ژان‌شوئرمن که هر دو دست و دو پایش از یک بیماری دژنراتیو بی‌حس شده‌بود (کوادری پلژی) یاری رساندند. ویدئویی که در آن شوئرمن خودش با بهره‌گیری از "بازوی رباتیک کنترل‌شونده با مغز" شکلات می‌خورد، در سراسر جهان دیده شد. پیش از آن، بیمار دیگری به نام تیم‌همس که در رویداد موتورسیکلت ناتوان شده بود، نیز توانست دست دوست دخترش را بگیرد و حسش کند. 

❗️ولی شیوه‌ای که ما بازوانمان را به طور طبیعی جنبانده و با پیرامونمان ارتباط می‌گیریم، تنها اندیشیدن و جنباندن ماهیچه‌های درست نیست، فراتر از آن است. ما این توانایی را داریم که میان یک تکه‌ی کیک و یک قوطی نوشابه با بساوایی‌مان فرق بگذاریم و کیک را آرام‌تر از قوطی برداریم. بازخورد ثابتی که ما از حس بساوایی دریافت می‌کنیم ارزش بالایی دارد چون به مغز می‌گوید که "کجا" و " تا چه اندازه" جنبش کند. 

برای دکتر گانت و دیگر هموندان آن گروه پژوهشی، BCI گام دوم بود. ایشان همینگونه که در پی یافتن بیمار مناسب دیگری بودند، سامانه خود را بهبود دادند، به گونه‌ای که «داده‌های بازوی رباتیک به یاری یک آرایه از میکروالکترودهای کاشته‌شده در مغز «به جایی که سلول‌های عصبی که جنبش دست و بساوایی را کنترل می‌کنند فرستاده‌شوند». آرایه میکروالکترود و سامانه‌ی کنترل آن، که در شرکت Blackrock Microsystems ساخته شده بود، به همراه بازوی رباتیک، که در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز ساخته شده بود، باهم تکه‌های این جورچین را ساختند. 

🚗در زمستان سال ۲۰۰۴، آقای کاپلند، که در پنسیلوانیای غربی زندگی می‌کند، شب‌هنگام در هوایی بارانی رانندگی می‌کرد که دچار پیش‌آمد رانندگی شده و ضربه‌ای ناگهانی به گردنش وارد آمده و به نخاعش آسیب رساند، و سبب شد از قفسه سینه به پایینش ناتوان شده و توان بساوایی و حرکت دست‌ها و پاهایش را از دست داد و در انجام همه کارهای روزانه‌اش نیازمند یاری بود. او در زمان رویداد ۱۸ ساله بود، تازه دبیرستان را در رشته‌ی دانش‌های پیشرفته به پایان رسانده و دانشجوی سال نخست کاردانی در رشته‌ی "تولید نانو" بود. 

او تلاش کرد دانشگاهش را دنبال کند ولی چالش‌های بیماری او را وادار کرد آن را ناتمام نگاه دارد. او خود را با رفتن به کنسرت و انجام کارهای خیرخواهانه در "انجمن فرهنگ ژاپنی شهر پیتزبورگ" سرگرم نگاه داشت. این انجمن غیرانتفاعی بوده و همایش‌هایی را درباره هنر کارتونی انیمیشن ژاپنی برگزار می‌کند، چیزی که آقای کاپلند پس از رویداد رانندگی به آن دلبسته شد. 

  ⌛️او بیدرنگ پس از رویداد، در فهرست بیمارانی که می‌خواهند در آزمایش‌های بالینی دانشگاه پیتزبورگ همکاری کنند، نام‌نویسی کرد. نزدیک به یک دهه پس از آن، گروه پژوهشی از او پرسیدند که آیا دوست دارد در این پژوهش همکاری کند؟ ناتان پس از پشت سر گذاشتن آزمون های غربالگری، بهار گذشته به اتاق عمل برده شد.

دکتر الیزابت تایلر-کابارا (ارزیاب همکار در این بررسی، جراح مغز و اعصاب UPMC، و استادیار گروه جراحی مغز و اعصاب دانشکده پزشکی پیتزبورگ) چهار آرایه میکروالکترود کوچک را، که هر کدام نزدیک به نیمی از اندازه دکمه پیراهن بودند، در مغز او کاشت. پیش از این جراحی، ایشان با بهره‌گیری از شگردهای تصویربرداری توانستند🔬جاهای دقیق حس بساوایی هر کدام از انگشتان و کف دست او را در مغزش شناسایی کنند.

آقای کاپلند نزدیک به یک ماه پس از جراحی گفت: " می‌توانم تک‌تک انگشتانم را حس کنم – احساسی بسیار عجیب و غریب" است. گاهی ، احساس الکتریکی و گاهی نیز فشار را حس می کنم، ولی می‌توانم بگویم که بیشتر زمانها بیشتر انگشتانم را با دقت مشخصی حس می‌کنم. این احساس مانند آن است که انگشتان من در حال لمس شدن و یا فشردن هستند."

به گزارش دکتر تایلر-کابارا: اکنون، آقای کاپلند می‌تواند فشار را احساس کند و نیروی آن را نیز تا اندازه‌ای شناسایی کند، هرچند او هنوز نمی‌تواند دریابد که آیا یک ماده گرم و یا سرد است.

✅دکتر مایکل بونینگر (استاد پزشکی فیزیکی و توانبخشی دانشگاه پیتزبورگ، و رهبر پزشکی بخش بهبود بهداشتی درمانی UPMC، بازگو کرد که چگونه این گروه نقطه‌به‌نقطه به هدف‌های برنامه‌ریزی شده، از پژوهش بنیادی برای دریافت چگونگی پردازش سیگنالهای حسی و حرکتی در مغز گرفته تا به کارگیری آن در بیماران، دست یافتند.

به گفته‌ی دکتر بونینگر (او همچنین نویسنده همکار این پژوهش است): "ما این پژوهش را آهسته ولی با اطمینان به‌پیش بردیم. چهار سال پیش ما کنترل حرکت را به انجام رساندیم. اکنون، دکتر گانت و گروهش همه آنچه را که در این چهار سال از آزمایش‌های انجام شده بر روی "تیم" و "جان"- که بسیار از این دو سپاسگزاریم-  آموختیم را به کار بردند و نشان دادند چگونه یک بازوی رباتی بسازیم که به کاربرش توانایی بساوایی بدهد، همانند آنچه درباره‌ی ناتان پیاده شد".

🔸دکتر گانت گفت که همه چیز این کار در راستای به‌کارگیری توانایی‌های طبیعی موجود در مغز است تا آنچه را که مردم از دست‌داده ولی فراموش نکرده‌اند را بتوان به ایشان بازگرداند. 

   به گفته‌ی او "خواست پایانی ما ایجاد سامانه‌ای است که درست مانند یک بازوی طبیعی حرکت کند و حس داشته باشد. برای رسیدن به أین خواسته راهی دراز در پیش داریم، ولی این آغاز بزرگی بود."

 شاید اینها را نیز بپسندید:

خیز الون ماسک برای هک مغز

نخستین کاربرد ایمپلنت مغزی برای ارتباط با ذهن بر روی یک بیمار داوطلب

نوشتن با ذهن

کنترل کامل ربات با ذهن

نانو‌لوله‌های کربنی جایگزین الکترودهای مغزی

لینک مرجع خبر:

Brain computer interface