يبدو الأمر كلعبة فيديو بسيطة، لكن النظام الجديد المبتكر قد يعيد في يوم من الأيام التحكم الجسدي في حياة الأشخاص المصابين بالشلل.
قام جراحو الأعصاب من جامعة ستانفورد وبراون بزراعة أقطاب كهربائية دقيقة في دماغ أحد المشاركين في البحث المشلول، وربطوه بجهاز كمبيوتر لتمكين نقل الإشارات الكهربائية. وتمكن الشخص الخاضع للاختبار، من خلال الأقطاب الكهربائية الدقيقة، من قيادة طائرة افتراضية بدون طيار عبر مسار عقبة يشبه لعبة الفيديو باستخدام أفكاره فقط. الإنجاز، كما هو مفصل في دراسة نشرت في 20 يناير في المجلة طب الطبيعةيحمل آثارًا مهمة لتمكين الأشخاص المصابين بالشلل من الاستمتاع بالأنشطة التي لم يكن بإمكانهم الوصول إليها في السابق، وربما يستعيدون الحركة المستقلة ذات يوم.
“لقد طورنا نظام واجهة حاسوبية عالي الأداء يعتمد على الأصابع، مما يسمح بالتحكم المستمر في ثلاث مجموعات أصابع مستقلة (افتراضية) يمكن التحكم فيها بالإبهام في بعدين، مما يؤدي إلى إجمالي أربع درجات من الحرية”. وكتب الباحثون في الدراسة. على الرغم من أن العلماء استخدموا تكنولوجيا الدماغ والحاسوب لأكثر من عقد من الزمن لمساعدة الأشخاص المصابين بالشلل، إلا أنها واجهت تاريخياً تحديات في تكرار الحركات المعقدة، مثل حركات الأصابع، وفقاً لدراسة حديثة. طبيعة إفادة.
المشارك في الدراسة هو رجل يبلغ من العمر 69 عامًا يستخدم يده اليمنى، وقد تعرض لإصابة في الحبل الشوكي أدت إلى إصابته بالشلل الرباعي، وهو شكل شديد من الشلل يؤثر على معظم الجسم. كما هو مفصل في الورقة الجديدة، تم زرع أقطاب كهربائية دقيقة في التلفيف الأمامي الأيسر، وهو جزء من الدماغ الذي يتحكم في حركة اليد. وطلب جراحو الأعصاب من المشاركين مشاهدة حركات اليد الافتراضية، ثم استخدموا الذكاء الاصطناعي لتحديد نشاط الدماغ الكهربائي المرتبط بحركات أصابع معينة.
ثم سمح هذا الارتباط لنظام الذكاء الاصطناعي بالتنبؤ بحركات الأصابع المطلوبة، على الرغم من أن المشارك لا يستطيع تحريك أصابعه. وهكذا مكنته واجهة الدماغ والحاسوب من التحكم في حركات اليد الافتراضية باستخدام أفكاره. تم تقسيم اليد الافتراضية إلى ثلاثة أجزاء، والتي يمكنه تحريكها عموديًا وأفقيًا، وأحيانًا في وقت واحد: الإبهام والسبابة والإصبع الأوسط، والخاتم والخنصر.
وقال ماثيو ويلسي من جامعة ستانفورد، الذي قاد الدراسة وهو أيضًا أستاذ مساعد في جامعة ميشيغان (UM)، آن أربور، في بيان: “هذه درجة وظيفية أكبر من أي شيء كان يعتمد في السابق على حركات الأصابع”. . من خلال الممارسة، تمكن المشارك من استخدام واجهة الدماغ والكمبيوتر هذه للتحكم في حركة وسرعة طائرة افتراضية بدون طيار في مسار محاكاة للعوائق، على غرار كيفية استخدام الأشخاص غير المصابين بالشلل لأجهزة التحكم في الألعاب للعب ألعاب الفيديو.
وأضاف ويلسي أن الواجهة “تأخذ الإشارات التي تم إنشاؤها في القشرة الحركية (في الدماغ) والتي تحدث ببساطة عندما يحاول المشارك تحريك أصابعه ويستخدم شبكة عصبية اصطناعية لتفسير النوايا للتحكم في الأصابع الافتراضية في المحاكاة”. . “ثم نرسل إشارة للتحكم في طائرة كوادكوبتر افتراضية (طائرة بدون طيار).”
وقال دونالد تي أفانسينو من جامعة ستانفورد، والذي شارك أيضًا في الدراسة، إن «محاكاة المروحيات الرباعية لم تكن اختيارًا اعتباطيًا»، إذ «كان لدى المشارك في البحث شغف بالطيران». “بينما تلبي أيضًا رغبة المشارك في الطيران، عرضت المنصة أيضًا التحكم بأصابع متعددة.”
يتم توصيل الأقطاب الكهربائية الدقيقة الموجودة في دماغ المشارك فعليًا بجهاز كمبيوتر. إن الأساليب الأقل تدخلاً، بما في ذلك تخطيط كهربية الدماغ (EEG، وهي تقنية غير مؤلمة تقيس نشاط الدماغ الكهربائي دون الحاجة إلى عملية جراحية)، قد مكنت في السابق المرضى المصابين بالشلل من ممارسة ألعاب الفيديو. ومع ذلك، يقترح الباحثون أن التحكم الحركي الدقيق يتم تحقيقه بشكل أفضل من خلال العمل بشكل وثيق مع الخلايا العصبية، وفقًا لبيان جامعة UM. في الواقع، لاحظوا في الدراسة أن واجهة الدماغ والحاسوب الخاصة بهم مكنت المشارك من التحكم في الطائرة بدون طيار بدقة أكبر بست مرات من دراسة سابقة مماثلة استخدمت مخطط كهربية الدماغ.
في حين أن القدرة على لعب لعبة فيديو تمكن المرضى المصابين بالشلل من الاختلاط بالآخرين والمشاركة في الأنشطة الترفيهية، فإن التحكم الدقيق والبراعة له إمكانات أكبر.
وأوضح جيمي هندرسون من جامعة ستانفورد، والذي شارك أيضًا في الدراسة: «إن القدرة على تحريك أصابع افتراضية متعددة مع التحكم في الدماغ، يمكن أن يكون لديك مخططات تحكم متعددة العوامل لجميع أنواع الأشياء». “وهذا يمكن أن يعني أي شيء، من تشغيل برنامج CAD إلى تأليف الموسيقى.” وبعبارة أخرى، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تمكن المرضى من ممارسة أنشطة أوسع وحتى وظائف كانت مستحيلة بالنسبة لهم في السابق.
بينما حرب النجومتستخدم الشخصيات “القوة” للتحكم في الأشياء عن بعد، ويستفيد العلماء من التقدم التكنولوجي لمساعدة المرضى المصابين بالشلل على استعادة السيطرة على حياتهم.