ارسال بی‌سیم سیگنال‌های مغزی به کامپیوتر با دقت بالا ممکن شد

گروهی از محققان در پروژه‌ای موسوم به BrainGate فناوری جدیدی در حوزه رابط مغز و کامپیوتر (BCI) را با قابلیت اتصال بی‌سیم ساخته‌اند که می‌تواند سیگنال‌های عصبی را با پهنای باندی شبیه سیستم‌های سیمی بخواند و منتقل کند. این دستاورد بسترساز فرصت‌های جدیدی در زمینه تحقیقات عصب‌شناسی و درمان خواهد شد.

تیم پشت BrainGate که کنسرسیومی از چند دانشگاه و موسسه آمریکایی است، دهه‌هاست در این حوزه پیشتازی می‌کند. یکی از موانع موجود بر سر راه این گروه و سایر فعالان این صنعت این است که رابط‌های مغز و کامپیوتر بتوانند در لحظه حجم بالایی از اطلاعات معنادار را گردآوری کنند. برای انجام این کار لازم است رابط‌ها به شکلی غیرتهاجمی درون مغز کار گذاشته شوند و با ارسال سیگنال‌های مغزی امکان رمزگشایی آن‌ها فراهم باشد.

ایلان ماسک با شرکت نورالینک چنین هدفی را دنبال می‌کند و می‌خواهد رابطی بسازد که این کار را به صورت بی‌سیم و غیرتهاجمی انجام دهد. ولی ماسک در این مسیر تنها نیست. تیم BrainGate هم حالا مدعی به توسعه چنین راهکاری شده و می‌گوید اولین دستگاهی را ساخته که قادر به انتقال طیف کاملی از سیگنال‌های ضبط‌شده به وسیله‌ی یک سنسور درون‌غشایی است.

هدف از رابط مغز و کامپیوتر مشاهده فعالیت‌های الکتریکی داخل مغز و رمزگشایی آن‌ها برای دریافت افکار و مقاصد افراد است. این رابط با تشخیص ارتباط میان الگوی فعالیت‌های مغزی و مثلا تمایل فرد برای بلند کردن دستانش می‌تواند به بازوهای رباتیک فرمان حرکت بدهد. در چند وقت اخیر پیشرفت‌های زیادی در این زمینه حاصل شده و برخی آزمایشات از امکان کنترل سیستم‌های رباتیک از طریق ارسال سیگنال‌های مغزی خبر داده‌اند.

این سیستم دارای آرایه‌ای از ۲۰۰ الکترود است که داخل غشای حرکتی مغز کاشته می‌شود و سیگنال‌های عصبی را با نرخ ۴۸ مگابیت بر ثانیه به یک فرستنده بی‌سیم در بالای سر فرد می‌فرستند. عمر باتری این سیستم ۳۶ ساعت است و آزمایش آن روی دو بیمار معلول نشان داد که حداکثر تا ۲۴ ساعت می‌توانند برای حرکت اشاره‌گر، کلیک و تایپ روی تبلت از دستگاه استفاده کنند.

«جان سایمرال» استادیار مهندسی در دانشگاه «براون» و رهبر این تحقیق می‌گوید: «ما نشان دادیم که این سیستم بی‌سیم از نظر عملکرد مشابه سیستم‌های سیمی است که تا سال‌ها به عنوان استاندارد طلایی BCI شناخته می‌شدند. این سیگنال‌ها با سطح مشابهی از صحت و درستی ضبط و ارسال می‌شوند، این یعنی در این‌جا هم می‌توانیم از همان الگوریتم‌های رمزگشاییِ مورد استفاده در تجهیزات سیمی استفاده کنیم. تنها تفاوت این است که فرد دیگر با سیم به تجهیزات وصل نمی‌شود و فرصت‌های بیشتری برای استفاده از این سیستم خواهد داشت.»

اگرچه کمک به افزایش کیفیت زندگی معلولان از اهدف مهم این دستاورد به حساب می‌آید، اما این دستگاه می‌تواند در حوزه عصب‌شناسی به کار دانشمندان بیاید تا به درک بهتری نسبت به فعالیت‌های مغزی دست پیدا کنیم، و در نهایت رابط‌های بهتری میان مغز و کامپیوتر داشته باشیم.

«لی هاچبرگ» استاد مهندسی دانشگاه براون می‌گوید: «می‌خواهیم بدانیم سیگنال‌های عصبی چطور در طول زمان تکامل پیدا می‌کنند. با این سیستم می‌توانیم به نحوی که قبلا ممکن نبود فعالیت‌های مغزی را در خانه و در طول بازه‌های زمانی طولانی مدت بررسی کنیم. این راهکار به ما کمک می‌کند الگوریتم‌هایی برای رمزگشایی بسازیم که به شکلی بی‌تکلف، ذاتی، قابل اعتماد امکان ارتباط و حرکت را برای افراد دچار معلولیت فراهم کنند.»