محققان آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز (APL) و دانشکده پزشکی (SOM)، برای اولین بار، کنترل همزمان دو اندام پروتز را از طریق رابط ماشین- مغز نشان داده اند. این تیم همچنین در حال تهیه استراتژی هایی جهت ارائه بازخورد حسی برای هر دو دست به طور همزمان با استفاده از تحریک عصبی هستند.
دکتر براک وستر، مهندس پزشکی و محقق اصلی APL، توضیح داد: “ما در حال تلاش هستیم تا فردی که دارای quadriplegia یا فلج چهار اندام است، یک رابط عصبی مستقیم استفاده کند تا بتواند همزمان دو دستگاه کمک کننده را کنترل کند و در عین حال وقتی دستگاه ها با اشیاء موجود در محیط تماس برقرار می کنند، لمس آن ها را احساس کنند.”
وی ادامه داد: “این کار پیامدهای مفید قابل توجهی در بازگرداندن توانایی های بیماران مبتلا به آسیب نخاعی و بیماری های عصبی عضلانی دارد.” “آن ها می توانند به صورت مستقل – کفش های خود را ببندند، توپ بگیرند و توپ را پرتاب کنند، خمیردندان را روی مسواک بکشند – فعالیت هایی که معمولا با دو دست انجام می شوند.”
این پیشرفت ها، آخرین پیشرفت ها در پروژه Revolutionizing Prosthetics RP است، برنامه ای که توسط آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی دارپا در سال 2006 برای بهبود سریع فناوری پروتز اندام های انتهایی و فراهم آوردن وسایل جدیدی برای کاربران و بهره برداری از آنها آغاز شده است.
دکتر Francesco Tenore، مدیر پروژه APL، “چشم انداز اصلی برنامه RP، ایجاد اندام فوقانی پروتزی با قابلیت های شبیه به انسان بود. این ایده به پروتز مدولار (MPL) منجر شد.”
وی خاطر نشان کرد: “همانطور که ما قابلیت های جدیدی را در MPL مانند سنسور نوک انگشت برای نیرو، شتاب، لغزش و فشار وارد کردن، داریم، شروع به پرسیدن از خود کردیم ،” بهترین راه برای پیاده کردن این اطلاعات به شرکت کنندگان در مطالعه ما به چه صورت است؟ “
علاوه بر توسعه MPL، محققان برنامه در حال استفاده از سیگنالهای عصبی برای کنترل “زمان واقعی” سیستمهای پروتز و هوشمند هستند.
مطالعات کنترل عصبی اولیه این برنامه با شرکت کنندگان در دانشگاه پیتزبورگ و انستیتوی فناوری کالیفرنیا / رانچو لوس آمیگوس، بر کنترل یک اندام متمرکز بود که سه شرکت کننده بعد از ماه ها آموزش، قادر به انجام آن بودند. این موفقیت امکانات نوروپروتیستیک را برجسته کرد و زمینه را برای مطالعات آینده فراهم کرد.
APL با دو گروه تحقیقاتی در بیمارستان جان هاپکینز همکاری می کند: تیم دکتر پابلو سلنیک در فیزیکی و توانبخشی و تیم دکتر ناتان کرون در گروه مغز و اعصاب.
در ماه ژانویه، در یک عمل جراحی، تیم دکتر استن اندرسون در جانز هاپکینز سنسورهای میکروالکترود را در هر دو طرف مغز بیمار، در مناطقی که کنترل حرکت و احساس لمس انجام می دهند، کاشتند.
به عنوان بخشی از جراحی، محققان APL و تیم Crone برای شناسایی بهترین مکان جهت قرار دادن الکترودها با استفاده از نقشه برداری از فعالیت مغز همزمان در طی عمل، پیشگام شدند.
این تیم تحقیقاتی، ارزیابی های بسیاری از سیگنال های عصبی حاصل از مناطق حرکتی و حسی مغز را انجام داده اند، و آنها بررسی کرده اند که چه احساسی در بیمار هنگام تحریک نواحی مغز به وجود می آید.
نتایج حاصل از این آزمایشات نشان می دهد که بیماران می توانند اطلاعات بیشتری درباره اندام پروتز یا محیطی که در آن تعامل دارند احساس کنند.
“برای اولین بار، تیم ما توانسته است توانایی فرد را در احساس” تحریک “مغز به طور همزمان به هر دو طرف مغز نشان دهد. ما نشان دادیم که چگونه می توان با لمس فیزیکی به انگشتان MPL تحریک نواحی انگشت چپ و راست در مغز را کنترل کرد.
“دکتر متیو فیفر، APL، راهنمایی فنی پروژه را توضیح داد. این مطالعه از اولین ایمپلنت دو طرفه در جهان برای بازیابی و تحریک، شامل 96 الکترود است که می تواند برای تحریک عصبی بسیار متمرکز به مناطق انگشت در مغز استفاده شود.
تنور اذعان داشت: “در نهایت، چون این اولین ایمپلنت دو طرفه در جهان است، ما می خواهیم قادر به انجام حرکاتی باشیم که به هر دو بازو احتیاج داشته باشد و به کاربر اجازه دهد تا تعامل با محیط را درک کند، گویی از دست خودش در حال استفاده است.”
برای اطلاعات بیشتر به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
درباره نویسنده
دکتر علی محمد کمالی فارغ التحصیل دکترای تخصصی علوم اعصاب از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، بیش از 15 سال است که در زمینه پژوهش، تدریس و فعالیت های اجرایی در حوزه علوم اعصاب فعالیت و تجربه دارد. وی همچنین در ارتقا عملکرد های شناختی با استفاده از نوروتکنولوژی و مطالعات خواب تخصص ویژه ای دارد. او یکی از بنیانگذاران انستیتو سلامت مغز دانا است، (گروهی که سلامت مغز را اولویت جامعه می داند).
دکتر کمالی بیش از 50 مقاله پژوهشی (h-index 13) در مجلات معتبر علمی به چاپ رسانده و در حال حاضر مدیر عامل انستیتو سلامت مغز دانا است. بعلاوه به عنوان پژوهشگر ارشد واحد مغز، شناخت و رفتار دپارتمان علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز مشغول فعالیت می باشد. می توانید پژوهش او را در Google Scholar دنبال کنید.
دکتر کمالی علاوه بر تخصص در زمینه علوم اعصاب، سال ها است که به عنوان مدیر اجرایی مجله علوم پزشکی پیشرفته و فناوری های کاربردی (JAMSAT) مشغول به فعالیت است. همچنین به عنوان دبیر اجرایی انجمن علوم اعصاب ایران شاخه فارس فعالیت می کند.