کنترل تک‌تک انگشتان دست مصنوعی با قدرت ذهن

تاکنون حتما ابزارهای کنترل شونده با مغز زیادی را با هدف کمک به افراد ناتوان دیده‌اید؛ ابزارهایی که بسیاری از آن‌‌ها با وجود پیچیدگی‌‌های فراوان و البته فناوریهای بسیار پیشرفته، همچنان در رقابت با دست طبیعی انسان از توانایی‌‌های بسیار محدودی برخوردار بودند. دست‌‌هایی که حتی می‌‌توانستند حس لامسه را به فرد بازگردانند یا سامانه‌‌هایی که می‌‌توانستند دو دست مصنوعی را به طور همزمان کنترل کنند یا حتی از آن هم بهتر دست فرد دیگری را به کنترل شما در بیاورد!

هم اکنون اما پژوهشگران دانشگاه جان هاپکینز -یکی از معتبرترین دانشگاه‌‌های پزشکی در جهان- دستی را ساخته‌اند که قابلیت‌‌هایی بسیار فراتر از دست‌‌های مصنوعی پیشین ارائه می‌‌دهد؛ قابلیت کنترل انگشتان آن هم به صورت کاملا مجزا از یکدیگر تنها به کمک مغز. این گروه برای این کار نه از یک فرد معلول بلکه از شخصی سالم که البته به صرع دچار بود بهره گرفتند تا در حین عمل نقشه‌برداری مغزی که برای تعیین دقیق نقطه‌‌ی آغاز حملات صرع و تشنج‌‌ها استفاده می‌‌شود، آرایه‌‌ای از ۱۲۸ الکترود را بر روی مغز او نصب کرده و به کمک آن دست مصنوعی را به حرکت در بیاورند. این پژوهشگران پس از این، با کمک یک رایانه و نرم‌افزار تحلیل سیگنال‌‌های الکتریکی، فرد را به گونه‌‌ای آموزش دادند که بتواند انگشتان این دست مصنوعی را به حرکت در بیاورد.

برای این کار آن‌‌ها ابتدا توجه خود را به اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی مغز زمانی که دستکشی مخصوص را به دست فرد پوشانده بودند، معطوف کردند. این دستکش به لرزاننده‌‌های کوچکی مجهز بود که با لرزش خود حس لامسه را در مغز فرد تحریک می‌‌کردند. با تحریک هر انگشت به صورت مجزا و ثبت سیگنال‌‌هایی که از مغز به دست می‌‌آمد، آنها می‌‌توانستند محل دقیق هر یک از انگشتان فرد را تعیین کنند.

خب حالا با در اختیار داشتن این اطلاعات ارزشمند از لامسه‌‌ی فرد و البته ربات‌‌هایی توانمند، این گروه برنامه‌‌ای را ساختند که می‌‌توانست بسته به منطقه‌‌ی فعال در مغز فرد، انگشت مربوط به آن را نیز به حرکت درآورند. با به کارگیری تمام این اطلاعات این فرد می‌‌توانست تنها با فکر کردن به حرکت هر یک از انگشتانش آن انگشت را در اندام مصنوعی رباتیک به حرکت درآورد.

در ابتدای کار، این اندام قادر بود با دقتی ۷۶ درصدی تحت کنترل فرد باشد؛ اما پژوهشگران توانستند با یکی کردن دو انگشت (انگشت کوچک و انگشت حلقه) این دقت را به حدود ۸۸ درصد برسانند. به گفته‌‌ی آن‌‌ها بخشی از مغز که مسئول حرکت دادن این دو انگشت است در اکثر افراد با هم همپوشانی دارند و حتی درحالت طبیعی نیز بسیاری از مردم این دو را با هم حرکت می‌‌دهند بنابراین افزایش دقت هم طبیعی است.

این سامانه اندام مصنوعی اگرچه در مراحل اولیه‌‌ی توسعه‌‌ی خود قرار دارد و در حقیقت تنها اثباتی بر امکان‌پذیری و مفهوم این شیوه‌‌ی ساخت است، ولی می‌‌توان انتظار داشت با توسعه‌‌ی بیشتر آن، افراد معلول بتوانند به شکلی طبیعی از اندام‌‌های مصنوعی خود با ریزترین جزئیات دست‌‌های طبیعی همچون حرکت دقیق انگشتان بهره بگیرند. البته تا رسیدن آن به بازار راه زیادی مانده است و فناوری آن بسیار گران‌قیمت و البته پیچیده است؛ چرا که نیاز به طرح نقشه‌‌های مغزی بسیار زیاد و البته به کارگیری روش‌‌های بسیار نوآورانه و دشواری برای ساخت و برنامه‌ریزی است.

جزییات این پژوهش را می‌‌توانید در نشریه‌‌ی علمی مهندسی اعصاب Journal of Neural Engineering مطالعه کنید.