في الآونة الأخيرة ، سمح اندماج الدماغ من الكمبيوتر للأشخاص الذين يعانون من ضعف حاد في الأطراف بالكتابة عن طريق التحكم المباشر في الدماغ بأعلى السرعة ومستويات الدقة التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن.

يعاني اثنان من المشاركين من مرض التصلب الجانبي الضموري ، ويسمى أيضًا مرض لو جيريج ، وواحد يعاني من إصابة في النخاع الشوكي.

وكان لكل منهما صفيف أو إلكترودان بحجم الأسبرين يوضعان في أدمغتهم لتسجيل إشارات من القشرة الحركية ، وهي منطقة تتحكم في حركة العضلات. تم نقل الإشارات إلى جهاز كمبيوتر عبر كابل وترجمتها الخوارزميات إلى أوامر نقطة وانقر فوق توجيه مؤشر إلى أحرف على لوحة مفاتيح على الشاشة.

كل مشارك ، بعد الحد الأدنى من التدريب ، أتقن هذه التقنية بما فيه الكفاية ليتفوق على نتائج أي اختبار سابق لواجهات الدماغ الحاسوبية ، أو BCIs ، لتعزيز التواصل من قبل الأشخاص الذين يعانون من ضعف الحركة بالمثل. لقد حققوا معدلات الكتابة دون استخدام المساعدة التلقائية لإكمال الكلمات الشائعة في تطبيقات لوحة المفاتيح الإلكترونية في الوقت الحاضر ، والتي من المحتمل أن تعزز أدائهم.

تمكن أحد المشاركين ، دينيس ديغراي من مينلو بارك ، كاليفورنيا ، من كتابة أحرف 39 الصحيحة في الدقيقة ، أي ما يعادل حوالي ثماني كلمات في الدقيقة.

يقول الباحثون إن نهج التوجيه والنقر هذا يمكن تطبيقه على مجموعة متنوعة من أجهزة الحوسبة ، بما في ذلك الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ، دون تعديلات جوهرية. النتائج التي توصلوا إليها تظهر في المجلة موبايلي elife.

"هذا يشبه واحدة من أروع ألعاب الفيديو التي حصلت عليها من قبل. وليس لدي حتى وضع ربع في ذلك ".

يقول جيمي هندرسون ، أستاذ جراحة الأعصاب بجامعة ستانفورد ، الذي أجرى اثنين من إجراءات زرع الأجهزة الثلاثة في مستشفى ستانفورد: "يمثل نجاح دراستنا علامة فارقة على طريق تحسين نوعية الحياة للأشخاص المصابين بالشلل". وقد حدث الثالث في مستشفى ماساتشوستس العام.

تقول كريشنا شنوي ، أستاذة الهندسة الكهربائية: "تشير هذه الدراسة إلى أعلى درجات السرعة والدقة ، بعامل ثلاثة ، عما ظهر من قبل". "نحن نقترب من السرعة التي يمكنك بها كتابة نص على هاتفك المحمول."

يقول الباحث السابق لما بعد الدكتوراه شيثان باندارناث ، الذي يعمل الآن في جامعة إيموري ومعهد جورجيا للتكنولوجيا كأستاذ مساعد في الهندسة الطبية الحيوية: "الأداء مثير حقًا". إننا نحقق معدلات اتصال قد يجدها كثير من الناس المصابين بشلل في اليد واليد مفيدة. هذه خطوة مهمة لصنع الأجهزة التي يمكن أن تكون مناسبة للاستخدام في العالم الحقيقي. "

كان مختبر شينوي رائدًا في استخدام الخوارزميات المستخدمة لفك تشفير الوابل المعقدة من الإشارات الكهربائية التي تطلقها الخلايا العصبية في القشرة الحركية ، مركز قيادة المخ للحركة ، وتحويلها في الوقت الفعلي إلى أفعال تنفذ عادة بواسطة الحبل الشوكي والعضلات.

يقول باحث ما بعد الدكتوراه بول نويوكوكيان: "إن استخدام خوارزميات BCI عالية الأداء هذه في التجارب السريرية البشرية يدل على احتمال أن يستعيد هذا النوع من التكنولوجيا التواصل مع المصابين بالشلل".

"كنت أخرج القمامة في المطر"

الملايين من المصابين بالشلل يعيشون في الولايات المتحدة. في بعض الأحيان يأتي الشلل تدريجيا ، كما يحدث في المرض. في بعض الأحيان يصل فجأة ، كما في حالة Degray.

الآن 64 ، أصبح Degray الرباعي في أكتوبر 10 ، 2007 ، عندما سقط وأصيب الحبل الشوكي الحياة المتغيرة. قال: "كنت أخرج القمامة في المطر". ممسكا القمامة في إحدى اليد وإعادة التدوير من جهة أخرى ، انزلق على العشب وهبط على ذقنه. نجا التأثير من دماغه ولكنه أصيب بجروح بالغة في العمود الفقري ، وقطع كل التواصل بين دماغه والعضلات من الرأس إلى الأسفل. يقول: "ليس لدي أي شيء يحدث أسفل الترقوة".

تلقى Degray اثنين من يزرع الجهاز على يد هندرسون في أغسطس 2016. في العديد من جلسات البحث التي تلت ذلك ، تم تشجيعه هو والمشاركين الآخرين في الدراسة ، الذين خضعوا لعمليات جراحية مماثلة ، على محاولة أو تصور أنماط من حركات الذراع واليد والأصابع المرغوبة. تم استخراج الإشارات العصبية الناتجة من قشرة المحرك إلكترونيًا بواسطة أجهزة التسجيل المدمجة ، وتم إرسالها إلى جهاز كمبيوتر وترجمتها بواسطة خوارزميات Shenoy إلى أوامر توجه المؤشر على لوحة مفاتيح على الشاشة إلى أحرف محددة من المشاركين.

الثعلب البني السريع…

قام الباحثون بقياس السرعات التي تمكن المرضى من نسخ العبارات والجمل فيها بشكل صحيح - على سبيل المثال ، "قفز الثعلب البني السريع فوق الكلب الكسول". متوسط ​​المعدلات كانت كلمات 7.8 في الدقيقة لكلمات Degray و 6.3 و 2.7 في الدقيقة ، على التوالي ، للمشاركين الآخرين.

يمثل نظام الاستقصاء المستخدم في الدراسة ، وهو واجهة بينية بين الدماغ والحاسوب تسمى نظام BrainGate Neural Interface System ، الجيل الأحدث من BCIs. التقطت الأجيال السابقة الإشارات أولاً عبر الخيوط الكهربائية الموضوعة على فروة الرأس ، ثم عن طريق وضعها جراحياً على سطح الدماغ أسفل الجمجمة.

يستخدم BCI داخل القشرة شريحة رقيقة من السليكون ، تزيد قليلاً على سدس بوصة مربعة ، منها تبرز أقطاب 100 التي تخترق الدماغ إلى حوالي سمك الربع وتستقر في النشاط الكهربائي للخلايا العصبية الفردية في القشرة الحركية.

شبّه هندرسون الدقة المحسّنة الناتجة عن الاستشعار العصبي ، مقارنةً بالجيل الأكبر سناً من BCIs ، مقارنةً بتوزيع عداد التصفيق على الأفراد من جمهور الاستوديو بدلاً من مجرد وضعهم على السقف ، "بحيث يمكنك معرفة مدى صعوبة ذلك. ومدى سرعة التصفيق لكل شخص في الجمهور. "

نظام 24 / 7 اللاسلكي

يتنبأ Shenoy - سيأتي اليوم - أقرب إلى خمسة من سنوات 10 من الآن - عندما لا يمكن استخدام نظام لاسلكي معايرة ذاتيًا ومزروع بالكامل دون مساعدة من مقدمي الرعاية ، وليس له أي تأثير تجميلي. ويمكن استخدامها على مدار الساعة.

يقول: "لا أرى أي تحديات لا يمكن التغلب عليها". "نحن نعرف الخطوات التي يتعين علينا اتخاذها للوصول إلى هناك."

كان ديجراي ، الذي يواصل مشاركته النشطة في البحث ، يعرف كيفية الكتابة قبل وقوع الحادث ولكنه لم يكن خبيراً في ذلك. ووصف براعته المكتشفة حديثًا بلغة أحد عشاق ألعاب الفيديو.

"هذا يشبه واحدة من أروع ألعاب الفيديو التي حصلت عليها من قبل" ، يقول. "وليس لدي حتى وضع ربع في ذلك."

مساعد أبحاث ستانفورد كريستين بلابي هو مؤلف مشارك في الدراسة ، وكذلك باحثون في BrainGate من مستشفى ماساتشوستس العام وجامعة كيس ويسترن.

جاء التمويل من المعاهد الوطنية للصحة ، ومكتب ستانفورد لشؤون ما بعد الدكتوراة ، ومؤسسة كريج إتش نيلسن ، وبرنامج ستانفورد لتدريب العلماء الطبيين ، وستانفورد بيوكس-نيورو فينتشرز ، ومعهد ستانفورد للابتكار العصبي وعلم الأعصاب الانتقالي ، ومعهد ستانفورد لعلوم الأعصاب ، لاري وباميلا غارليك ، صموئيل وبيتسي ريفز ، معهد هوارد هيوز الطبي ، وزارة شؤون المحاربين القدامى الأمريكية ، معهد MGH-Dean للأبحاث المتكاملة حول الرجفان الأذيني والسكتة الدماغية ، ومستشفى ماساتشوستس العام.

يحتفظ مكتب ترخيص التكنولوجيا في جامعة ستانفورد بالملكية الفكرية في التطورات الهندسية المرتبطة بـ BCI التي تم صنعها في مختبر Shenoy.

{youtube} 9oka8hqsOzg {/ youtube}

المصدر: بروس جولدمان جامعة ستانفورد

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon