طلوع جدیدی برای پروتزها ی عصبی به دست مهندسان

یک تیم چند رشته ای UNSW روشی را برای تبدیل تکانه های عصبی به نور کشف کرده است که راه را برای کاشت های مغزی مقیاس پذیرتر هموار می کند.

به گزارش سینا پرس فارس، مهندسان زیست پزشکی و برق دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) روش جدیدی را برای اندازه‌گیری فعالیت عصبی با استفاده از نور به جای الکتریسیته ایجاد کرده‌اند که می‌تواند منجر به بازبینی کامل فناوری پزشکی مانند رابط‌های مغز و ماشین و پروتزهای عصبی شود.

بر همین اساس، تیم چند رشته‌ای اخیراً آنچه را که از نظر تئوری درست قبل از همه‌گیری ثابت کرده بودند در آزمایشگاه ثابت کرده‌اند: حسگرهایی که با استفاده از کریستال مایع و فناوری اپتیک یکپارچه ساخته شده‌اند موسوم به “optrodes” می‌توانند عصب را تشخیص دهند.

پروفسور لاول می‌گوید: نه تنها این اپترودها به خوبی الکترودهای معمولی که از الکتریسیته برای تشخیص یک تکانه عصبی استفاده می‌کنند کار می‌کنند، بلکه به “مسائل بسیار سختی که فناوری‌های رقیب نمی‌توانند به آنها رسیدگی کنند، می‌پردازند.”

پروفسور لاول می‌گوید: «مزیت واقعی رویکرد ما این است که می‌توانیم این اتصال را در حوزه نوری بسیار متراکم کنیم و بهایی را که باید در حوزه الکتریکی بپردازید، پرداخت نمی‌کنیم.

لاول می گوید، محققان یک اپترود را به عصب سیاتیک یک حیوان بیهوش متصل کردند. سپس عصب با یک جریان کوچک تحریک شد و سیگنال های عصبی با optrode ثبت شد. سپس آنها همین کار را با استفاده از یک الکترود معمولی و یک تقویت کننده زیستی انجام دادند.

پروفسور لاول ادامه داد: «ما نشان دادیم که پاسخ های عصبی اساساً یکسان هستند. هنوز نویز بیشتری در اپتیکال وجود دارد، اما با توجه به اینکه این یک فناوری کاملاً جدید است، تعجب آور نیست و ما می توانیم روی آن کار کنیم. اما در نهایت، ما می‌توانیم همان ویژگی‌ها را با اندازه‌گیری الکتریکی یا نوری شناسایی کنیم.»

طلوع جدید برای پروتز

تا کنون این تیم توانسته است نشان دهد که تکانه های عصبی که نسبتا ضعیف هستند و با میکروولت اندازه گیری می شوند – می توانند با فناوری optrode ثبت شوند. گام بعدی افزایش تعداد اپترودها برای توانایی مدیریت شبکه های پیچیده از بافت عصبی و تحریک پذیر خواهد بود.

پروفسور Ladouceur می گوید در ابتدای پروژه، همکارانش از خود پرسیدند، یک مرد یا زن برای عمل کردن دست با درجه ای از ظرافت به چند اتصال عصبی نیاز دارد؟

“این که بتوانید یک جسم را بردارید، بتوانید در مورد اصطکاک قضاوت کنید، بتوانید فشار مناسب را برای نگه داشتن آن اعمال کنید، می توانید از A به B با دقت حرکت کنید، می توانید سریع و آهسته پیش بروید – همه این چیزهایی که ما انجام می دهیم حتی به زمان انجام این اعمال فکر نکنید. پاسخ چندان واضح نیست، ما مجبور شدیم کمی در ادبیات جستجو کنیم، اما ما معتقدیم که حدود 5000 تا 10000 اتصال است.

به عبارت دیگر، بین مغز و دست شما، دسته ای از اعصاب وجود دارد که از قشر شما به پایین حرکت می کند و در نهایت به آن 5000 تا 10000 عصب تقسیم می شود که عملیات ظریف دست شما را کنترل می کند.

اگر یک تراشه با هزاران اتصال نوری بتواند به مغز شما یا جایی در بازو قبل از جدا شدن دسته عصبی متصل شود، یک دست مصنوعی به طور بالقوه می تواند با همان توانایی یک دست مصنوعی عمل کند.

پروتزهای عصبی تنها فضایی نیستند که فناوری اپترود پتانسیل بازتعریف آن را دارد. انسان‌ها مدت‌هاست که در مورد ادغام فناوری و ماشین‌آلات در بدن انسان برای تعمیر یا تقویت آن خیال‌پردازی کرده‌اند.

برخی از اینها اکنون به واقعیت تبدیل شده است، مانند کاشت حلزون، ضربان سازها، و دفیبریلاتورهای قلبی، نه به ذکر ساعت های هوشمند و سایر دستگاه های ردیابی که بیوفیدبک مستمر ارائه می دهند، اما یکی از اهداف بلندپروازانه‌تر در مهندسی زیست پزشکی و علوم اعصاب، رابط مغز و ماشین است که هدف آن اتصال مغز نه تنها به بقیه بدن بلکه به طور بالقوه جهان است.

در حالی که در حال حاضر این بیشتر تخیلی است تا واقعیت، بسیاری از شرکت های بیوتکنولوژی این موضوع را بسیار جدی می گیرند. کارآفرین Elon Musk یکی از بنیانگذاران Neuralink بود که هدف آن ایجاد رابط های مغز و کامپیوتر با پتانسیل کمک به افراد فلج و همچنین گنجاندن هوش مصنوعی در فعالیت های مغزی ما است.

مترجم: فتاانه حق پرست

منبع: scitechdaily