"مودم مغزی" که گفتار، بینایی و حرکت را بازیابی می‌کند

یک استارتاپ آمریکایی رابط پرسرعتی میان کامپیوتر و مغز طراحی کرده که ممکن است عرصه پروتز و احیای اندام بدن را متحول کند. این مودم مغزی پرسرعت می‌تواند بینایی، گفتار و حرکت را احیا کند.

به نقل از سیکر، یک شرکت استارتاپی بنام "پارادرامیکز"(Paradromics) واقع در کالیفرنیا در حال توسعه یک روش جدید برای اتصال مغز به کامپیوتر، با هدف ارسال داده‌ها با سرعت بیش از یک گیگابیت در ثانیه است تا به طور موثر یک رابط کاربری باند پهن عصبی با سرعت بالا بسازد.

در کوتاه مدت، شرکت متمرکز بر استفاده از این مودم برای بازگرداندن قابلیت گفتار در میان افرادی است که توانایی صحبت کردن را از دست داده‌اند. به عنوان مثال، بیماران مبتلا به بیماری "لو گریگ" مانند "استفن هاوکینگ"، متخصص فیزیک نجومی.

اگر آنها موفق باشند، دستگاه به یک رابط کلی و عمومی مغز و کامپیوتر با مفاهیم گسترده برای زمینه پروتز و احیای اندام تبدیل خواهد شد.

دوربین‌های با کیفیت بالا می‌توانند برای بازگرداندن بینایی به نابینایان استفاده شوند. ابزار و امکانات پروتزی می‌توانند به مراتب بیشتر از حالت کنونی کاربردی باشند و احساساتی مانند لمس رباتیک را به مغز بفرستند.

"مت آنجل"، مدیرعامل شرکت "پارادرامیکز"(Paradromics) گفت: هنگامیکه شما می‌توانید یک مغز را به یک کامپیوتر متصل کنید، می‌توانید مغز را به هر چیزی که با یک کامپیوتر صحبت می‌کند، متصل کنید. علم پزشکی به راحتی نمی‌تواند به راحتی چشم شما را بازیابی کند. اما کیفیت زندگی شما با توجه به اتصال با یک رابط مغز و کامپیوتر، می‌تواند به طور قابل توجهی ارتقا یابد.

در ماه ژوئیه، "پارادرامیکز" با کسب یک کمک هزینه 18 میلیون دلاری از "آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی"(DARPA)، برای ساخت یک نسخه ایمپلنت انسانی از دستگاه، کسب کرد. در حال حاضر، این شرکت امیدوار است دستگاه تا سال 2021 برای آزمایشات بالینی بر روی انسان آماده شود.

برای اطمینان، پیشرفت‌های اخیر در حال حاضر بیماران فلج شده را قادر به حرکت اندام اعصاب با استفاده از ایمپلنت‌های عصبی و حتی تجربه درجه‌ای از حس کرده است.

ضمن اینکه دومین هدف این شرکت که بازگرداندن بینایی به افرادی است که از یک بیماری چشمی موسوم به "زوال تدریجی گیرنده های نوری شبکیه"(Retinit Pigmentosa) رنج می‌برند، نیز محقق شده است. بدین ترتیب که درجاتی از بینایی از بین رفته در افراد مبتلا به این بیماری را با استفاده از ایمپلنت‌های شبکیه، بازیابی کرده‌اند. 

یک مشکل مهم و برجسته در این زمینه نحوه ارسال اطلاعات بسیار بیشتری به مغز و گرفتن اطلاعات از آن، به شکل بسیار سریع‌تر است. به طور خلاصه یعنی اینکه چگونه به طور چشمگیری پهنای باند را افزایش دهیم.

این تکنولوژی در حال حاضر از لحاظ پیشرفته، در سیستمی موسوم به "آرایه یوتا"(Utah Array) به کار گرفته شد که به صورت همزمان و یک جا از 128 عدد الکترود در مغز استفاده می‌کند.

"Utah Array" به اندازه کافی اجازه داد تا "ناتان کوپلند"، یک مرد جوان که پس از یک تصادف اتومبیل در سال 2004، تمام احساسات خود را از سینه به پایین از دست داده، با استفاده از یک بازوی رباتیک در ماه اکتبر 2016 با رئیس جمهور آمریکا، باراک اوباما دست دهد و حتی دستان رییس جمهور را احساس کند.

اوباما در آن زمان گفت: این باور نکردنی است. "ناتان" دست رباتیک خود را توسط مغزش تکان می‌دهد.

اما در حالی که "Utah Array" دهها الکترود را در اختیار دارد،"پارادرامیکز" می‌خواهد تعداد کانال‌های فردی را به صدها هزار الکترود گسترش دهد.

"آنجل" گفت: اگر این چیزی است که شما می‌توانید با 100 کانال انجام دهید، تصور کنید که با 100 هزار یا یک میلیون الکترود چه می‌توان کرد.

به این ترتیب شرکت در حال توسعه "درایو ورودی-خروجی عصبی"(NIOB) است. هدف این واحد به طور موثر، ساخت یک مودم مغزی است که قادر به خواندن و تحریک و تهییج مغز است.

"NIOB" دارای یک طراحی مدولار قابل ارتقا است که تراشه‌های یک سانتی‌متری آن روی مغز قرار می‌گیرد و حدود 50 هزار میکروسیم بسیار نازک دارد. هر میکروسیم به 3 تا 5 نورون فرد متصل است.

میکروسیم‌ها، در تعداد کمتر، توسط محققان برای نظارت بر فعالیت مغز در طول دهه‌های اخیر استفاده شده است، اما پارادرامیکز در حال کار بر روی افزایش بهره‌وری و کارایی این فناوری است.

توابع "NIOB" توسط فعل و انفعال با فعالیت الکتریکی نورون‌ها عمل می‌کند. فعالیتی که "آنجل" آن را با انرژی الکتریکی ساطع شده از مارماهی‌ها در دریا مقایسه می‌کند.

هر بار که یک نورون انرژی الکتریکی خود را شلیک می‌کند، یک پالس الکتریکی را در محدوده خود آزاد می‌کند که می‌تواند توسط میکروسیم‌ها ثبت شود. این فناوری قادر خواهد بود هم ترافیک عصبی را بخواند و هم آن را کنترل و تحریک کند، به این معنی که داده‌های مغز قادر به سفر به کامپیوترها می‌باشند و داده‌های کامپیوتری قادر خواهند بود به طور مستقیم به مغز در سطح نورون‌های فردی وارد شوند.

در واقع، "پارادرامیکز" تنها یکی از چندین گیرنده از مجموع 65 میلیون دلار کمک‌های مالی از آژانس تحقیقاتی پیشرفته وزارت دفاع آمریکا (DARPA) است که اخیرا برای کار بر روی فناوری رابط مغز و کامپیوتر پیشرفته اعطا شده است. گرچه که دیگر گیرندگان این کمک مانند موسسات بزرگ تحقیقاتی از جمله دانشگاه براون و دانشگاه کلمبیا هستند، "پارادرامیکز" از لحاظ این که تنها استارتاپ در این عرصه است، قابل توجه است.

"پارادرامیکز" برای رسیدن به عملکرد مناسب و تعریف قدرت سیگنال می‌گوید: میکروسیم‌ها باید چند میلی متر در مغز نفوذ کنند تا به اندازه یک دهم میلی‌متر درون نورون‌هایی که می‌خواهند بررسی کنند، نفوذ کنند.

این بدان معنی است که جاگذاری "NIOB" به یک جراحی پر ریسک و خطرناک نیاز دارد و هرگز نمی‌تواند به عنوان کلاهی که در روی سر قرار می‌گیرد، عمل کند.

به عبارت دیگر، تصمیم به نصب یک مودم مغزی به این زودی‌ها برای کسی یک تصمیم عادی نخواهد بود.

"آنجل" گفت: برای نصب این ایمپلنت باید جمجمه را باز کنید و دستگاه را روی مغز قرار دهید. جراحی مغز پر ریسک است و قرار دادن چیزی در مغز ساده نیست. این کار مانند زدن یک تتو(خالکوبی) نیست که در صورت درخواست فرد به راحتی قابل انجام باشد.