الذراع الروبوتية الأولى من نوعها تعمل بدون زراعة دماغ
نجحت التجارب الأولى التي أجراها العلماء ، باستخدام واجهة غير جراحية وعالية الدقة للتحكم في ذراع آلية. في المستقبل ، يهدف الباحثون إلى تحسين التكنولوجيا لجعلها متاحة على نطاق أوسع.
قد تبدو الأذرع الروبوتية وغيرها من الأدوات الروبوتية بمثابة تطور مستقبلي ، لكنها كانت موجودة منذ سنوات ، تساعد الجراحين والمهندسين على حد سواء.
على الرغم من ذلك ، فإن الأذرع الروبوتية الاصطناعية أقل شيوعًا والتي تسمح للأشخاص الذين فقدوا أحد أطرافهم باستعادة حرية الحركة.
احتل رجل من فلوريدا عناوين الصحف في عام 2018 بعد تلقيه طرفًا اصطناعيًا معياريًا - ذراع آلية لتعويض الذراع التي فقدها في عام 2007 بسبب السرطان.
يمكن للرجل التحكم في ذراعه الآلية بفضل "إعادة توجيه" بعض النهايات العصبية ، ولكن حتى الآن هذا الطرف الاصطناعي - الذي طوره علماء من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند - غير متاح للأشخاص الآخرين الذين قد يحتاجون إليه أيضًا.
قام مشروع آخر - من جامعة شيكاغو في إلينوي - باختبار نموذج أولي للأذرع الاصطناعية على قرود المكاك ريسوس. يتم إنقاذ جميع الحيوانات ببتر أطرافها بسبب إصابات خطيرة ، كما أنها قادرة على التحكم في أطرافها الاصطناعية بفضل غرسات دماغية خاصة.
الآن ، تمكن باحثون من جامعة كارنيجي ميلون في بيتسبرغ ، بنسلفانيا ، وجامعة مينيسوتا في مينيابوليس ، ولأول مرة ، من استخدام واجهة دماغ-كمبيوتر غير باضعة للتحكم في ذراع آلية. أبلغ العلماء عن نجاحهم في ورقة دراسة تظهر في المجلة علوم الروبوتات.
تكنولوجيا محسنة للغاية
يقود البروفيسور بن هي ، من جامعة كارنيجي ميلون ، فريق البحث الذي استخدم واجهة لا تتطلب زرع دماغ - وهو إجراء جائر - لتنسيق حركات الذراع الروبوتية.
يرغب البروفيسور هو وزملاؤه في تطوير طريقة عالية الدقة وغير جراحية لربط المخ والأطراف الصناعية المرنة لأن إدخال غرسات الدماغ لا يحتاج فقط إلى مهارة جراحية عالية ودقة عالية ، بل يحتاج أيضًا إلى الكثير من المال ، لأن الغرسات مكلفة. علاوة على ذلك ، تأتي زراعة الدماغ مع عدد من المخاطر الصحية ، بما في ذلك العدوى.
ساهمت كل هذه الجوانب في انخفاض عدد الأشخاص الذين يتلقون الأطراف الاصطناعية الروبوتية ، لذلك سعى العلماء في جامعة كارنيجي ميلون وجامعة مينيسوتا إلى قلب الأمور من خلال تطوير تقنية غير جراحية.
ومع ذلك ، هناك العديد من التحديات في القيام بذلك ، لا سيما حقيقة أن واجهات الدماغ والحاسوب السابقة غير قادرة على فك تشفير الإشارات العصبية من الدماغ بشكل موثوق ، وبالتالي لا يمكنها التحكم في الأطراف الروبوتية بسلاسة ، في الوقت الفعلي.
"كانت هناك تطورات كبيرة في الأجهزة الروبوتية التي يتم التحكم فيها بالعقل باستخدام غرسات الدماغ. إنه علم ممتاز ، "يلاحظ البروفيسور هي ، في تعليقه على الخطوات السابقة نحو إيجاد تقنية" يمكن الاعتماد عليها ".
لكن الهدف النهائي هو عدم التدخل الجراحي. إن التقدم في فك التشفير العصبي والفائدة العملية للتحكم في الذراع الروبوتية غير الغازية سيكون له آثار كبيرة على التطور النهائي للروبوتات العصبية غير الغازية "، يضيف.
في مشروعهم الحالي ، استخدم البروفيسور هو وفريقه تقنيات الاستشعار والتعلم الآلي المتخصصة "لبناء" "اتصال" موثوق به بين الدماغ والذراع الروبوتية.
نجحت واجهة الدماغ والحاسوب غير الغازية للفريق في فك تشفير الإشارات العصبية ، مما يسمح للشخص ، لأول مرة ، بالتحكم في ذراع آلية في الوقت الفعلي ، وإرشاده إلى متابعة حركات المؤشر على الشاشة بشكل مستمر وسلس.
أظهر البروفيسور هو وزملاؤه أن نهجهم - الذي تضمن قدرًا أكبر من تدريب المستخدم ، بالإضافة إلى طريقة "ترجمة" الإشارات العصبية المحسّنة - يحسن التعلم بين الدماغ والحاسوب بنسبة 60٪ تقريبًا. كما أنها حسنت التتبع المستمر للمؤشر باستخدام الذراع الآلية بنسبة تزيد عن 500٪.
حتى الآن ، اختبر الباحثون تقنيتهم المبتكرة بالتعاون مع 68 مشاركًا أصحاء شاركوا في ما يصل إلى 10 جلسات لكل منهم. جعل نجاح هذه التجارب الأولية العلماء يأملون في أن يتمكنوا في النهاية من تقديم هذه التكنولوجيا للأفراد الذين يحتاجونها.
يقول البروفيسور هيه: "على الرغم من التحديات التقنية باستخدام الإشارات غير الغازية ، فإننا ملتزمون تمامًا بجلب هذه التكنولوجيا الآمنة والاقتصادية إلى الأشخاص الذين يمكنهم الاستفادة منها".
"يمثل هذا العمل خطوة مهمة في واجهات الدماغ والحاسوب غير الغازية ، وهي تقنية قد تصبح يومًا ما تقنية مساعدة منتشرة تساعد الجميع ، مثل الهواتف الذكية."
البروفيسور بن هو
