این رابط جدید مغز و کامپیوتر به قرارگیری درون مغز نیاز ندارد

نورالینک ایلان ماسک، تنها شرکتی نیست که درزمینه‌ی اتصال مغز انسان به کامپیوتر پیشرفت کرده است. به‌گزارش وایرد، اخیراً جراحان در دانشگاه ویرجینیای غربی نوارهای نازکی از ماده‌ی سلفون‌مانند را روی سطح مغز سه بیمار قرار دادند.

این نوارهای هم‌اندازه با ناخن شست که استارتاپ پرسیژن نوروساینس (Precision Neuroscience) آن‌ها را ساخته است، به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند تا بدون اینکه به بافت ظریف مغز آسیبی وارد کنند، به سطح آن بچسبند.

در طول ۱۵ دقیقه‌ای که دستگاه‌ها روی سطح مغز قرار داشتند، ایمپلنت‌ها توانایی خواندن و ثبت و نشان‌دادن محل فعالیت الکتریکی در بخشی از لوب پیشانی بیماران را داشتند که در پردازش اطلاعات حسی مؤثر است. بیماران مطالعه‌شده به‌منظور برداشتن تومور مغزی در بیمارستان بستری بودند و پزشکان از ابزارهای استارتاپ مذکور درکنار الکترودهای استاندارد استفاده کردند.

اگرچه مطالعه کوچک و آزمایشی بود، پرسیژن را قدمی به ساخت رابط مغز و کامپیوتر (BCI) نزدیک‌تر می‌کند. رابط مغز و کامپیوتر سیستمی است که ارتباط مستقیم میان مغز و یک دستگاه خارجی را ممکن می‌سازد.

هدف کوتاه‌مدت پرسیژن آن است که دستگاه آن‌ها با اهداف تشخیصی مجوز سازمان غذا و داروی ایالات متحده را بگیرد و به‌عنوان جایگزین الکترودهایی عمل کند که درحال‌حاضر، برای تشخیص تومور و تشنج‌های صرع از آن‌ها استفاده می‌شود. هدف بلندمدت این شرکت کمک به افراد فلج برای برقراری ارتباط و حرکت کردن است.

پرسیژن یکی از شرکت‌های مختلفی ازجمله نورالینک و سینکرون است که هدفشان تجاری‌سازی دستگاه‌هایی است که به افراد اجازه می‌دهد تا فقط با استفاده از ذهن خود کامپیوتر و اندام مصنوعی را کنترل کنند.

رابط‌های مغز و کامپیوتر سیگنال‌های مغز را می‌گیرند و آن‌ها را رمزگشایی می‌کنند. این اطلاعات به دستورهایی ترجمه و به ابزارهای الکترونیکی منتقل می‌شوند که اعمال خاصی مانند تایپ‌کردن روی صفحه‌نمایش و کنترل نشانگر ماوس یا حرکت‌دادن بازوی رباتیک را انجام می‌دهند.

ازآن‌جا‌که نورون‌ها سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌کنند، دانشمندان می‌توانند از الکترودهای فلزی رسانا برای ثبت آن فعالیت استفاده کنند. درحال‌حاضر، دستگاهی به نام آرایه‌ی یوتا پایه‌ی اصلی پژوهش درزمینه‌ی رابط‌‌های مغز و رایانه است.

آرایه‌ی یوتا که از سیلیکون سخت ساخته شده است، ۱۰۰ سوزن برجسته ریز دارد که با فلز رسانا پوشانده شده است. آرایه‌ی یوتا به بافت مغز می‌چسبد و فعالیت نورون‌های اطراف را ثبت می‌کند. ازآن‌جا‌که آرایه‌ی یوتا به بافت مغز نفوذ می‌کند، می‌تواند موجب التهاب و زخم در اطراف محل کاشت شود که به‌مرور‌زمان موجب کاهش کیفیت سیگنال می‌شود. کیفیت سیگنال مهم است؛ زیرا بر کارایی رابط مغز و رایانه اثر می‌گذارد.

کسی نمی‌داند آرایه‌ی یوتا تا چه مدت می‌تواند در مغز بماند. تاکنون، ناتان کوپلند رکوردار طولانی‌ترین مدت داشتن آرایه درون مغز خود است و امسال هشتمین سالی است که این دستگاه درون مغز او فعال است.

قرار‌دادن آرایه‌ی یوتا نیازمند این است که جراحان سوراخ کوچکی درون جمجمه ایجاد کنند. این امر می‌تواند موجب التهاب و خون‌ریزی شود و بهبودی از آن یک ماه یا بیشتر طول می‌کشد. در این شرایط، طبیعی است که بسیاری از بیماران حتی اگر این رویه به‌معنای بازیابی میزانی از ارتباط یا حرکت باشد، درباره‌ی انجام آن تردید خواهند داشت.

پرسیژن در تلاش برای حل این مشکلات به‌کمک دستگاهی است که ۱,۰۲۴ الکترود دارد؛ اما بسیار نازک است و بافت مغز را سوراخ نمی‌کند. این دستگاه با استفاده از رویه‌ی کم‌تهاجمی عمل خواهد کرد که شامل ایجاد شکاف کوچکی در پوست و جمجمه و سپس لغزاندن ایمپلنت روی بیرونی‌ترین لایه مغز، یعنی قشر مغز است.

با پیشرفت فناوری رابط مغز و کامپیوتر بیمارانی که تراشه‌های مغزی اولیه را دریافت می‌کنند، ممکن است درنهایت بخواهند نسخه‌ی جدیدی از آن‌ها را دریافت کنند. در آرایه‌های یوتا، دستگاه‌های جدید را معمولاً نمی‌توان در محلی قرار دارد که قبلاً آرایه در آن‌جا بوده است؛ زیرا در آن ناحیه بافت زخم وجود دارد. درحالی‌که پرسیژن ادعا می‌کند ایمپلنت آن‌ها این مشکلات را نخواهد داشت، کارشناسان می‌گویند هنوز نادانسته‌هایی درباره‌ی دوام آن پس از کاشت وجود دارد.

هر وسیله‌ای که درون مغز کاشته می‌شود، معمولاً به‌مرور‌زمان تحلیل می‌رود. علاوه‌بر‌این، مغز درون جمجمه جابه‌جا می‌شود. آرایه‌ی سطحی ممکن است درمقایسه‌با آرایه‌ای که به بافت مغز نفوذ می‌کند، بیشتر جا‌به‌جا شود و حتی اندکی حرکت می‌تواند مجموعه نورون‌هایی که دستگاه در حال ثبت فعالیت آن‌ها است، تغییر دهد و این امر می‌تواند بر کارایی رابط مغز و کامپیوتر اثر بگذارد.

پرسیژن هنوز این روش کاشت را به‌مدت طولانی در انسان‌ها آزمایش نکرده است؛ اما دانشمندان شرکت آن را روی خوک‌های مینیاتوری آزمایش کرده‌اند و دستگاه را حدود یک ماه روی سطح مغز آن‌ها قرار داده‌اند. آنان پس از حذف دستگاه، بافت مغز حیوانات را آزمایش کرده‌اند تا تایید کنند آسیبی به مغز وارد نشده است.

پرسیژن می‌گوید برای سه بیمار شرکت‌کننده در مطالعه‌ی آزمایشی، دستگاه عارضه‌ی جانبی نداشت و آسیبی وارد نکرد و توانست داده‌های فعالیت مغز هر سه مورد را جمع‌آوری کند.

ایمپلنتی که سینکرون، یکی دیگر از استارتاپ‌های فعال درزمینه‌ی ساخت رابط‌های مغز و کامپیوتر، ساخته است، به تعداد انگشت‌شماری از افراد دچار فلجی شدید اجازه داده است تا فقط با استفاده از افکارشان، پیامک ارسال کنند و ایمیل بزنند و در اینترنت جست‌وجو کنند.

کاشت ایمپلنت سینکرون که شبیه استنت قلب است، به برداشتن بخشی از جمجمه نیازی ندارد. استنت قلب لوله‌های کوچک مشبک بازشونده‌ای هستند که برای باز‌کردن شریان‌های ضعیف یا باریک‌شده استفاده می‌شوند. این ایمپلنت در قاعده‌ی گردن وارد ورید گردن وارد و ازآن‌جا عبور داده می‌شود تا نزدیک قشر حرکتی مغز قرار گیرد.

دستگاه نورالینک به بافت مغز نفوذ می‌کند؛ اما این شرکت می‌گوید با استفاده از رباتی که شبیه چرخ خیاطی عمل می‌کند، در حال توسعه روش کم‌تهاجمی است. آزمایشگاه‌های دانشگاهی نیز در حال آزمایش مفاهیم جدیدی برای ایمپلنت‌های کم‌تهاجمی هستند؛ ازجمله نوروگرین‌ها که به‌اندازه‌ی یک دانه نمک هستند که می‌توانند در سطح مغز پراکنده شوند یا ژل تزریق‌شدنی که وقتی وارد مغز شود، به‌شکل پلیمر رسانایی سخت می‌شود.