بازیابی توان حرکتی معلولین با کاشت حسگر مغزی قابل شارژ و بی سیم

بازیابی توان حرکتی معلولین با کاشت حسگر مغزی قابل شارژ و بی سیم

در یک پیشرفت علمی قابل توجه در زمینه مداخله های مغز – رایانه، مهندسان دانشگاه براون یک حسگر مغزی قابل کاشت، بی سیم، پهن باند و قابل شارژ ساخته اند که به مدت بیش از یک سال در مدل های حیوانی به خوبی کار کرده است.

به گزارش مهر، گروهی از مهندسان عصب شناس در دانشگاه براون این حسگر مغزی را ساخته اند که قابلیت تقویت سیگنال های پهن باند زمان واقعی را تا 100 نورون در موجودات زنده دارای حرکت آزاد دارد.

چندین نسخه از این دستگاه ارزان جدید در مدل های حیوانی به مدت بیش از یک سال عملکرد مطلوبی داشته اند. این، نخستین دستگاه از این نوع در زمینه مداخله مغز- رایانه است.

مداخله های مغز- ماشین می توانند به افراد مبتلا به ناتوانی های شدید کمک کند تا با قدرت فکر دستگاه های کمکی از جمله بازوی روباتیک را کنترل کنند.

آرتو نورمیکو استاد مهندسی در دانشگاه براون این دستگاه را در کارگاه بین المللی سیستم های بالینی مداخله ای مغز – رایانه 2013 در هوستون عرضه کرده است.

این دستگاه ویژگی هایی مشابه تلفن همراه دارد به جز آنکه امکان برقراری مکالمه در آن وجود ندارد.

عصب شناسان می توانند از چنین ابزاری برای رصد، ثبت و تحلیل سیگنالهای ساطع شده توسط نورون ها در بخش های خاصی از مغز مدل حیوانی استفاده کنند.

در عین حال پژوهشگران در حال بررسی سیستم های متصل با سیم از الکترودهای سنجنده قابل کاشت در تحقیقات مداخله مغز – رایانه برای ارزیابی توانایی افراد مبتلا به معلولیت های شدید برای حرکت وسایل  کمکی مانند بازوی روباتیک یا مکان نمای رایانه با قدرت تفکر در زمینه حرکت بازو و دست هایشان هستند.

این سیستم های بی سیم، نیاز اصلی را برای گام بعدی در فراهم آوری مداخله های مغز- رایانه عملیاتی هدف قرار می دهد.

در این ابزار که در واقع یک تراشه از الکترودها و به اندازه یک قرص است بر روی قشر مغز کاشته می شود و سیگنال هایی را از طریق ارتباطات الکتریکی که به طور خاص و منحصر به فردی طراحی شده است به یک قوطی تیتانیومی مهر و موم شده لیزری ارسال می کند.

این قوطی 56 میلی متر طول، 42 میلی متر عرض و 9 میلی متر ضخامت دارد.

این قوطی با اندازه کوچک در واقع مکانی برای یک سیستم کامل پردازش سیگنال است: یک باتری لیتیوم یونی، مدارات تلفیقی بسیار کم توان برای پردازش سیگنال و ارتباط، انتقال دهنده های بی سیم رادیویی و فروسرخ و یک حلقه مسی برای شارژ و در واقع یک رادیوی مغزی.

همه سیگنال های بی سیم و شارژ کننده از طریق یک پنجره رنگ آبی شفاف که حالت الکترو مغناطیسی دارد عبور می کند. در کل این دستگاه شبیه یک کنسرو ساردین مینیاتوری به همراه یک دریچه است.

این دستگاه می تواند با شارژ بی سیم دو ساعته، به مدت بیش از شش ساعت کار کند. این مداخله مغز- رایانه کمتر از 100 میلی وات انرژی مصرف می کند.

پژوهشگران در تلاش هستند تا با کاهش اندازه این دستگاه، توانمندی های آن را افزایش دهند و بتوانند روزی از چنین دستگاهی برای درمان پارکینسون بهره مند شوند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Neural Engineering  منتشر شده است./مهر

بررسی آسیب مغزی ناشی از شوک انفجار با حسگر بی‌سیم دانشمند ایرانی

محققان به رهبری پروفسور بابک ضیائی، استاد مهندسی برق و رایانه و مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه پوردو دریافتند که آسیب مغزی ناشی از انفجار که یکی از چشمگیرترین آسیب‌ها در جریان عملیات آزادی پایدار و عملیات آزادی عراق بوده، بطور چشمگیری شایع شده است. تنها در این دو عملیات حدود 167 هزار مورد شناسایی شده‌اند.

عواقب این آسیب‌ها وخیم بوده و از بیماری‌های تحلیل‌برنده عصبی مانند انسفالوپاتی مزمن بدنبال ضربه سر گرفته تا بیماری‌های عصبی مانند افسردگی و اضطراب را در بر می‌گیرد. این بیماری‌ها به دوره‌های درمانی طولانی‌مدت و هزینه‌بر نیاز دارند.

تحقیق جدید شامل استفاده از یک حسگر بی‌سیم آهنربای نرم زیست‌سازگار است که درون مغز موش‌های آزمایشگاهی کاشته شده‌اند. به گفته پروفسور ضیائی، از آنجایی که این آهنربای ژل مانند از ویژگی‌های مکانیکی مشابه بافت مغزی برخوردار است، می‌تواند در زمان قرار گرفتن در معرض ترومای انفجار در میان مغز حرکت کند.

ضیائی افزود: این نخستین بار است که توانسته‌ایم تغییر شکل بافت مغزی را بطور بی‌سیم و بلادرنگ اندازه‌گیری کنیم.

یافته‌ها نشان داد که مغز در یک جهت ساده خطی حرکت نکرده، بلکه حرکت پیچیده‌تری در یک قوس گسترده داشته و احتمالا منجر به آسیب بیشتری نسبت به انواع ایجاد شده در اثر ترومای نیروی غیرنافذ می‌شود.

پروفسور ضیائی خاطرنشان کرد: هیچ روشی برای مشاهده تغییر شکل مغز در اثر رویدادهای ترومای ناشی از انفجار با استفاده از فناوری‌های تصویربرداری کنونی وجود ندارد. اما از آنجایی که این دستگاه، بی‌سیم است، ما توانستیم حرکت مغز را دنبال کنیم.

این فناوری از وضوح تصویر پنج تا 10 میکرون برخوردار است، به این معنی که تغییر شکل مغز می‌تواند در جزئیات ریز سنجیده شود. حرکت آهنربا با سه حسگر خارجی دنبال می‌شود که یک اندازه‌گیری دقیق سه‌بعدی را ارائه می‌دهند.

استاد ایرانی دانشگاه پوردو اظهار کرد: زمان پاسخ سیستم بسیار سریع و به اندازه میلی‌ثانیه یا حتی سریعتر از آن است. حسگرهای معمولی در هر ثانیه یک پاسخ می‌دهند اما رویدادهای انفجاری طی چند میلی‌ثانیه به پایان می‌رسند، از این رو دیگر چیزی برای ثبت باقی نمی‌ماند.

تحقیقات در آینده بر بخش‌های خاص مغز تمرکز خواهند داشت.

این یافته‌ها در مجله Scientific Reports منتشر شده است.

اخبار علمی - ایسنا