اتصال مغز انسان به کامپیوتر معمولاً فقط در داستان های علمی تخیلی دیده می شود، اما اکنون یک تیم بین المللی از مهندسان و دانشمندان علوم اعصاب در دانشگاه شفیلد (انگلستان)، دانشگاه ایالتی سن پترزبورگ (روسیه) و دانشگاه تکنیس درسدن (آلمان) از این فناوری استفاده کرده اند. قدرت ایمپلنت 3 بعدی برای یک گام جلوتر به واقعیت.
در یک مطالعه جدید، تیم تحت هدایت پروفسور ایوان مینف (گروه کنترل اتوماتیک و مهندسی سیستم ها ، شفیلد) و پروفسور پاول موسیانکو (دانشگاه ایالتی سن پترزبورگ)، نمونه اولیه ایمپلنت عصبی را ایجاد کرده اند که می تواند جهت درمان هایی برای مشکلات در سیستم عصبی مورد استفاده قرار گیرد.
از کاشت عصبی برای تحریک نخاع در مدل های حیوانی با ضایعات نخاعی استفاده شده است و اکنون می توان از آن برای توسعه درمان های جدید در بیماران انسانی مبتلا به فلج استفاده کرد.
اثبات فن آوری در این مطالعه نشان داده شده است که به خوبی بر روی سطح مغز، نخاع، دستگاه عصبی محیطی و عضلات قرار می گیرد، از این رو امکان باز شدن در سایر شرایط عصبی را فراهم می کند.
اتصال مغز انسان به کامپیوتر از طریق یک رابط عصبی یک آرزو برای بسیاری از محققان در سراسر جهان علم، فناوری و پزشکی است، داستان های اخیر در رسانه ها تلاش برای توسعه این فناوری را برجسته می کند.
با این وجود، نوآوری در این زمینه با هزینه های هنگفت و مدت زمان طولانی برای تولید نمونه های اولیه – که برای بررسی روش های درمانی جدید مورد نیاز است، با مشکل روبرو می شود.
این فناوری نویدبخش پتانسیل بالایی برای ارائه درمانهای پزشکی جدید در آسیبهای سیستم عصبی بر اساس تلفیق بیولوژی و الکترونیک است. بینایی به ایمپلنت هایی متکی است که می توانند تکانه های الکتریکی ریز مغز و سیستم عصبی را احساس و تأمین کنند.
این تیم نشان داده است که چگونه می توان از چاپ 3 بعدی برای کاشت نمونه های اولیه، بسیار سریعتر و با روشی مقرون به صرفه تر جهت سرعت بخشیدن به تحقیق و توسعه در منطقه استفاده کرد.
ایمپلنت ها را می توان به راحتی سازگار کرد تا مناطق خاص یا مشکلات موجود در سیستم عصبی را هدف قرار دهند.
با استفاده از تکنیک جدید، یک متخصص مغز و اعصاب می تواند طرحی را سفارش دهد که تیم مهندسی بتواند آن را به یک مدل رایانه ای تبدیل کند که دستورالعمل های چاپگر را تغذیه می کند.
سپس چاپگر برای تحقق بخشیدن به طراحی، یک پالت از مواد زیست سازگار و مکانیکی نرم را به کار می برد. در صورت نیاز به تغییر، می توان سریعاً ایمپلنت را اصلاح کرد، به دانشمندان علوم اعصاب راهی سریعتر و ارزانتر برای آزمایش ایده های آنها برای درمان های بالقوه می دهد.
ایوان مینف، استاد فن آوری های بهداشتی هوشمند در گروه مهندسی کنترل اتوماتیک و سیستم دانشگاه شفیلد، اظهار داشت: “تحقیقاتی که ما در TU درسدن آغاز کرده ایم و در اینجا در شفیلد ادامه دادیم، نشان داده است که چگونه می توان چاپ 3 بعدی را برای تولید نمونه اولیه به وجود آورد.
ایمپلنت ها با سرعت و هزینه ای که قبلاً انجام نشده است، استانداردهای لازم برای تولید یک دستگاه مفید را حفظ می کنند.
قدرت چاپ 3 بعدی به این معنی است که ایمپلنت های اولیه می توانند به سرعت تغییر کرده و دوباره در صورت لزوم مجددا تولید شوند تا به جلو رفتن کمک کنند. تحقیق و نوآوری در رابط های عصبی.”
محققان نشان داده اند که چاپگرهای 3 بعدی می توانند ایمپلنت هایی تولید کنند که می توانند با مغز و اعصاب ارتباط برقرار کنند. به دنبال این کار اولیه، این تیم قصد دارد نشان دهد که چگونه دستگاه ها هنگام کاشت، برای مدت زمان طولانی مقاوم هستند.
اما هدف این تیم این است که به کلینیک مراجعه کنند و امکانات پزشکی شخصی را برای جراحان مغز و اعصاب فراهم کنند.
“بیماران، آناتومی های مختلفی دارند و ایمپلنت باید با این نیاز و نیاز بالینی خاص آنها سازگار شود. شاید در آینده وقتی بیمار برای جراحی آماده می شود، کاشت مستقیماً در محل عمل چاپ شود.”
برای اطلاعات بیشتر به مؤسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
Dzmitry Afanasenkau et al. Rapid prototyping of soft bioelectronic implants for use as neuromuscular interfaces, Nature Biomedical Engineering 2020