D1-lg

احیای توان حرکتی یک میمون فلج با ارتباط وای فای

جمعه 19 آذر 1395 - 16:00
مطالعه 4 دقیقه
یک میمون قطع نخاعی پس از انجام عمل درون‌کاشت و با استفاده از ارتباط وای‌فای، قادر به راه رفتن شد.
تبلیغات
D4-mcid4

دانشمندان برای اولین بار با استفاده از ایمپلنت کاشته شده در مغز دو میمون فلج، توانستند با دور زدن آسیب‌های نخاعی، توانایی راه رفتن را به آن‌ها برگردانند.

این سیستم با رمز‌گشایی از سیگنال‌های مغزی و فرستادن دوباره‌ی آن‌ها، باعث تحریک ماهیچه‌هایی که مسئول حرکت پا هستند، می‌شود. این، اولین سیستم در نوع خود است که جانداران را قادر می‌کند به‌صورت عصبی با اندام مصنوعی ارتباط برقرار کنند و به این نحو حرکت را به عضله‌های ران برگرداند.  با این‌که روش اخیر تاکنون فقط روی میمون‌ها آزمایش شده است، اما اعضای تیمی که مسئولیت این تحقیق را بر عهده دارد، بر این عقیده‌اند که تکنولوژی توسعه داده‌شده توسط آن‌ها روزی می‌تواند به انسان‌های فلجی که از آسیب نخاعی در ستون فقرات رنج می‌برند کمک کند دوباره راه بروند. مهندس دیوید بورتن از دانشگاه براون می‌گوید:

سیستمی که ما توسعه داده‌ایم از سیگنال‌های قشر حرکتی مغز (motor cortex) استفاده می‌کند تا یک دسته‌ی محرک الکتریکی هماهنگ در رشته‌های عصبی نخاع که پدید‌آورنده‌ی حرکت هستند، ایجاد کند. زمانی که این سیستم در حیوان مورد آزمایش فعال شد، تقریبا به‌صورت عادی شروع به راه رفتن کرد.

زمانی که ما راه می‌رویم، سیگنال‌های الکتریکی در قشر حرکتی مغز تولید و به ناحیه‌ی کمر در انتهای نخاع ارسال می‌شوند. وقتی سیگنال‌ها به هدف خود می‌رسند، باعث فعال‌ شدن نورون‌های حرکتی می‌شوند؛ این پروسه به ما کمک می‌کند که هماهنگی لازم در ماهیچه‌های پا برای راه رفتن داشته باشیم.

اما اگر آسیبی شدیدی به قسمت بالایی ستون فقرات وارد شود، مسیر انتقال سیگنال‌ها بین مغز و بخش فوقانی نخاع‌ مسدود می‌شود و این به معنی عدم داشتن کنترل بر ماهیچه‌های پا است.هدف این تیم تحقیقاتی متشکل از دانشمندانی از سوئیس و آلمان، این است که با ارسال همان نوع سیگنال‌ها به‌صورت بی‌سیم و توسط یک کاشت مغزی و دور زدن مسیر مسدود شده، این توانایی حرکت را بازیابی کنند.

در این سیستم که بر اساس تکنولوژی پیشین سنسورها به نام برین‌گیت ساخته شده است، الکترودی به اندازه‌ی یک قرص در مغز جاسازی می‌شود تا سیگنال‌های تولیدشده در قشر حرکتی مغز را دریافت کند. سپس یک سنسور این سیگنال‌ها را به یک رایانه می‌فرستد تا در آنجا پردازش و رمز‌گشایی شوند، در ادامه سیگنال‌ها به‌صورت بی‌سیم به یک محرک کاشته شده در کمر و در زیر ناحیه‌ی نخاعی آسیب‌دیده ارسال می‌شوند. به این ترتیب با شبیه‌سازی سیگنال‌های مغزی و فعال کردن سیستم عصبی، ماهیچه‌های پا حرکت می‌کنند.

محققان برای کالیبره کردن سیستم، این رابط عصبی را در یک میمون سالم آزمایش کردند تا سیگنال‌های مغزی مربوط به حرکات نرمال ماهیچه‌های پای میمون را ثبت کنند. سپس دانشمندان این سیستم را در دو میمونی که به‌طور موقت و توسط ایجاد زخم‌های نخاعی در میانه‌ و بالای ستون فقرات فلج شده بودند، آزمایش کردند.

با فعال کردن رابط عصبی و دریافت‌کننده‌ی سیگنال، میمون‌ها به‌طور ناگهانی شروع به حرکت کردند و با حرکاتی کاملا عادی روی تردمیل قدم زدند. آن‌طور که محققان می‌گویند، بی‌سیم بودن این سیستم بسیار حیاتی است، چون وجود سیم می‌تواند آزادی حرکت را محدود کند. بورتن در این مورد توضیح می‌دهد:

انجام دادن این کار (بی‌سیم کردن سیستم) ما را قادر می‌کند از فعالیت‌های عصبی در یک شرایط عادی و رفتار طبیعی نقشه‌برداری کنیم. اگر واقعا هدف ما این است که روزی با استفاده از اندام مصنوعی عصبی، توانایی حرکت در زندگی روزانه را به افراد فلج برگردانیم، توسعه فناوری‌های بی‌سیم حیاتی است.

کاری که این تیم انجام داده است یک دستاورد بی‌نظیر است، با این حال آن‌ها هنوز در مورد آن بااحتیاط حرف می‌زنند، چون هم‌اکنون سیستم آن‌ها چند محدودیت دارد.

محدودیت اول این است که این رابط عصبی به یک رایانه‌ی جداگانه برای پردازش سیگنال‌ها نیاز دارد و مهم‌تر از آن؛ این سیگنال‌های بی‌سیم به‌صورت یک‌طرفه ارسال می‌شوند، یعنی از مغز به پاها. اما پاهای ما هنگام راه رفتن در حالت عادی، سیگنال‌های ثانویه‌ای به مغز می‌فرستند که حاوی اطلاعاتی از مسیر، جهت و سرعت حرکت و همچنین حالت تعادل است. اکنون هدف بعدی تیم این است که بر این محدودیت‌ها غلبه کنند. بورتن در این باره می‌گوید:

هدف ما در مطالعات آتی تمرکز بر راه رفتن خواهد بود. ما باید اطلاعات بیشتری از نحوه‌ی ایجاد تعادل و حفظ آن در حین راه‌ رفتن و همین‌طور انتقال این پیام به مغز داشته باشیم و باید نیرویی را که هنگام راه‌ رفتن اعمال می‌شود، اندازه‌گیری کنیم.

تیم تحقیقاتی پیش‌بینی می‌کند برای توسعه‌ی این تکنولوژی و استفاده از آن در انسان به چند سال زمان نیاز است، حتی در این صورت نیز دیدن افرادی فلجی که به‌وسیله‌ی این تکنولوژی بی‌سیم قادر به راه رفتن خواهند بود، قطعا شگفت‌انگیز به‌ نظر خواهد رسید.

علاوه بر اینکه از این سیستم می‌توان برای بازیابی توانایی حرکتی افراد استفاده کرد، می‌توان برای آن کاربرد دیگری نیز متصور شد، مردم از آن می‌توانند به‌عنوان یک وسیله‌ی توان‌بخشی استفاده کنند، این وسیله می‌تواند به آن‌ها قدم‌ به‌ قدم یاد دهد که چگونه بایستند و چگونه بدون کمک گرفتن از کسی راه بروند. بروتن می‌گوید:

ایده ما این است که با درگیر کردن مغز با نخاع، شاید بتوانیم در طول دوران توان‌بخشی جریان‌های عصبی را تقویت کنیم. یکی از اهداف اصلی ما همین است و در واقع می‌توان گفت یکی از اهداف اصلی علم عصب‌شناسی همین است.

یافته‌های این تحقیق در Nature منتشر شده است.

مقاله رو دوست داشتی؟
نظرت چیه؟
داغ‌ترین مطالب روز
حسگر اثر انگشت گوشی گلکسی A22 4G سامسونگ
این ۲ گوشی ارزان‌قیمت سامسونگ منسوخ شدند و دیگر آپدیت نمی‌شوند

سامسونگ سه دستگاه دیگر خود را هم به‌صورت رسمی بازنشسته کرد.

142
2 روز قبل
اجرای بازی روی لپ‌تاپ گیمینگ Raider GE78 HX ام‌اس‌آی
بهترین DNS ها برای بازی؛ معرفی دی ان اس پرسرعت برای گیم ۱۴۰۴

با کمک دی ان اس گیمینگ می‌توانید برخی از محدودیت‌های دسترسی به بازی و برخی ارورها را رفع کنید. در ادامه بهترین DNS برای بازی را معرفی می‌کنیم.

127
1 روز قبل
بهترین گوشی شیائومی از نظر باتری
بهترین گوشی های شیائومی از نظر باتری و شارژدهی [تابستان ۱۴۰۴]

با توجه به اینکه شارژدهی بالا عمدتا پاشنه آشیل گوشی‌های شیائومی به حساب می‌آیند، بهترین مدل‌های گوشی از این برند از نظر باتری و شارژدهی کدامند؟

34
44 دقیقه قبل
بهترین یخچال فریزرهای ال جی در بازار ایران
بهترین یخچال فریزر ال جی در بازار ایران [بهار و تابستان ۱۴۰۴]

اگر به‌دنبال خرید یخچال فریزر ال‌جی و آشنایی با بهترین مدل‌ها در ظرفیت مدنظرتان هستید، راهنمای خرید بهترین یخچال فریز الجی به شما کمک می‌کند.

12
2 روز قبل
بیوگرافی نیکلا تسلا
سرگذشت نیکولا تسلا؛ نابغه‌ای که تاریخ در حقش کم‌لطفی کرد

فراتر از رقابت با ادیسون؛ با زندگی پر فراز و نشیب، وسواس‌ها و ایده‌های انقلابی نیکولا تسلا، نابغه‌ای که تاریخ مدیون اوست، آشنا شوید.

78
حدود 2 ساعت قبل
استایل های ساخت عکس با چت جی پی تی
بهترین استایل های ساخت عکس با هوش مصنوعی؛ از سبک ایرانی تا اسکویید گیم

از مینیاتور ایرانی تا اکشن فیگور؛ در این مقاله به تمامی استایل‌های پرطرفدار ساخت عکس در چت جی پی تی، جمنای و گراک می‌پردازیم.

55
1 روز قبل
بهترین گوشی های میان رده بازار
بهترین گوشی های میان رده بازار ایران [تابستان ۱۴۰۴]

اگر قصد دارید بدون صرف هزینه‌ی سرسام‌آور، گوشی مناسبی بخرید، در این مقاله بهترین گوشی‌های میان‌رده‌ی بازار ایران را به شما معرفی خواهیم کرد.

381
2 روز قبل
تبلیغات
DN-DNShatel

نظرات

با چشم باز خرید کنید
زومیت شما را برای انتخاب بهتر و خرید ارزان‌تر راهنمایی می‌کند
ورود به بخش محصولات