واجهات الدماغ والكمبيوتر (BCIs) هي أجهزة مساعدة ناشئة قد تساعد يومًا ما الأشخاص الذين يعانون من إصابات الدماغ أو العمود الفقري على الحركة أو التواصل. تعتمد أنظمة BCI على أجهزة استشعار قابلة للزرع تسجل الإشارات الكهربائية في الدماغ وتستخدم هذه الإشارات لتشغيل الأجهزة الخارجية مثل أجهزة الكمبيوتر أو الأطراف الاصطناعية الآلية.
تستخدم معظم أنظمة BCI الحالية مستشعرًا أو جهازي استشعار لأخذ عينات تصل إلى بضع مئات من الخلايا العصبية ، لكن علماء الأعصاب مهتمون بالأنظمة القادرة على جمع البيانات من مجموعات أكبر بكثير من خلايا الدماغ.
الآن ، اتخذ فريق من الباحثين خطوة رئيسية نحو مفهوم جديد لنظام BCI المستقبلي - وهو نظام يستخدم شبكة منسقة من المستشعرات العصبية اللاسلكية ذات النطاق الصغير ، كل منها بحجم حبة ملح ، لتسجيل وتحفيز الدماغ نشاط. تقوم المستشعرات ، التي يطلق عليها اسم "الحبيبات العصبية" ، بتسجيل النبضات الكهربائية التي يتم إجراؤها عن طريق إطلاق الخلايا العصبية وإرسال الإشارات لاسلكيًا إلى محور مركزي ، والذي ينسق الإشارات ويعالجها.
يقول الباحثون إن النتائج هي خطوة نحو نظام يمكن أن يمكّن يومًا ما من تسجيل إشارات الدماغ بتفاصيل غير مسبوقة ، مما يؤدي إلى رؤى جديدة حول كيفية عمل الدماغ وعلاجات جديدة للأشخاص الذين يعانون من إصابات الدماغ أو العمود الفقري.
أحد التحديات الكبيرة في مجال واجهات الدماغ والحاسوب هو هندسة طرق لاستكشاف أكبر عدد ممكن من النقاط في الدماغ. حتى الآن ، كانت معظم أجهزة BCI عبارة عن أجهزة متجانسة - تشبه إلى حد ما أسرة صغيرة من الإبر. كانت فكرة فريقنا هي تفكيك ذلك الكتلة المتراصة إلى مستشعرات دقيقة يمكن توزيعها عبر القشرة الدماغية. هذا ما تمكنا من إظهاره هنا.
بدأ الفريق ، الذي يضم خبراء من براون وجامعة بايلور وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو وكوالكوم ، العمل على تطوير النظام منذ حوالي أربع سنوات. تطلب الجزء الأول تقليص الإلكترونيات المعقدة المشاركة في الكشف عن الإشارات العصبية وتضخيمها ونقلها إلى شرائح السليكون العصبية الصغيرة. قام الفريق في البداية بتصميم ومحاكاة الإلكترونيات على جهاز كمبيوتر ، وخضع لعمليات تكرار تصنيع عديدة لتطوير رقائق تشغيلية.
كان التحدي الثاني هو تطوير محور اتصالات الجسم الخارجي الذي يستقبل الإشارات من تلك الرقائق الصغيرة. الجهاز عبارة عن رقعة رقيقة ، بحجم بصمة الإبهام ، تُلصق بفروة الرأس خارج الجمجمة. إنه يعمل مثل برج هاتف خلوي مصغر ، يستخدم بروتوكول شبكة لتنسيق الإشارات من الخلايا العصبية ، ولكل منها عنوان شبكتها الخاصة. يوفر التصحيح أيضًا الطاقة لاسلكيًا إلى الخلايا العصبية المصممة للعمل باستخدام أقل قدر من الكهرباء.
كان الهدف من هذه الدراسة الجديدة هو إثبات أن النظام يمكنه تسجيل الإشارات العصبية من دماغ حي - في هذه الحالة ، دماغ القوارض. وضع الفريق 48 خلية عصبية على القشرة المخية للحيوان ، الطبقة الخارجية للدماغ ، ونجح في تسجيل الإشارات العصبية المميزة المرتبطة بنشاط الدماغ التلقائي.
اختبر الفريق أيضًا قدرة الأجهزة على تحفيز الدماغ والتسجيل منه. يتم التحفيز بواسطة نبضات كهربائية صغيرة يمكنها تنشيط النشاط العصبي. يأمل الباحثون أن يكون التحفيز مدفوعًا بنفس المحور الذي ينسق التسجيل العصبي ويمكن أن يعيد يومًا ما وظيفة الدماغ المفقودة بسبب المرض أو الإصابة.
حد حجم دماغ الحيوان الفريق إلى 48 عصبًا عصبيًا لهذه الدراسة ، لكن البيانات تشير إلى أن التكوين الحالي للنظام يمكن أن يدعم ما يصل إلى 770. في النهاية ، يتصور الفريق توسيع النطاق إلى عدة آلاف من العصبونات ، مما يوفر صورة لا يمكن الوصول إليها حاليًا لنشاط الدماغ.
لقد كان مسعى صعبًا ، حيث يتطلب النظام نقلًا لاسلكيًا متزامنًا للطاقة والشبكات بمعدل ميجا بت في الثانية ، ويجب تحقيق ذلك في ظل قيود شديدة على منطقة السيليكون والطاقة.
هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لإكمال ذلك نظام حقيقة ، لكن الباحثين قالوا إن هذه الدراسة تمثل خطوة رئيسية في هذا الاتجاه.
يأمل فريق الباحثين أن يتمكنوا في نهاية المطاف من تطوير نظام يوفر رؤى علمية جديدة للدماغ وعلاجات جديدة يمكن أن تساعد الأشخاص المتضررين من الإصابات المدمرة.
أخبار ELE Times
توفر ELE Times تغطية عالمية واسعة النطاق للإلكترونيات، تكنولوجيا، والسوق. بالإضافة إلى تقديم مقالات متعمقة، تجتذب ELE Times أكبر الجماهير المؤهلة والأكثر تفاعلاً في الصناعة، والذين يقدرون المحتوى المناسب والتنسيقات الشائعة التي نقدمها في الوقت المناسب. تساعدك ELE Times على بناء الخبرة وزيادة حركة المرور وتوصيل مساهماتك إلى الجمهور المناسب وتوليد العملاء المحتملين وتسويق منتجاتك بشكل إيجابي.
-
أخبار ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimes"المنافس الرئيسي" الجديد في مصفوفة ذروة مجموعة إيفرست لخدمات تحويل التطبيقات
-
أخبار ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesتتوقع 73٪ من المنظمات الهندية تجربة خرق لسجلات العملاء في العام المقبل
-
أخبار ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesالعالمية أشباه الموصلات المبيعات تقفز إلى 29.2% على أساس سنوي في يونيو
-
أخبار ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesشركاء MeitYStartup Hub مع India Accelerator لتعزيز الشركات الناشئة القائمة على التكنولوجيا