با استفاده از فناوری واقعیت مجازی ، محققان دریافتند که همسویی نادرست پروتز منجر به کاهش قابل توجه عملکرد کاربران می شود. موقعیت طبیعی پروتز بازو ، کنترل دقیق تری دارد – این نتیجه یک مطالعه بوخوم در مورد رابط های مغز و کامپیوتر در درمان بیماران به شدت فلج است.
رابط های مهاجم مغز و رایانه با هدف بهبود کیفیت زندگی بیماران به شدت فلج انجام می شود. اهداف حرکتی در مغز خوانده می شود ، و این اطلاعات برای کنترل اندامهای رباتیک استفاده می شود.
یک تیم تحقیقاتی در Knappschaftskrankenhaus Bochum Langendreer ، کلینیک دانشگاهی Ruhr-Universität Bochum ، بررسی کرده است که چه خطاهایی می تواند در هنگام ارتباط بین مغز و پروتز رباتیک رخ دهد و کدام یک از آنها به ویژه قابل توجه است.
محققان با کمک یک مدل واقعیت مجازی دریافتند که در یک تراز بندی نادرست پروتز که اصطلاحاً به آن اثر نهایی می گویند ، منجر به کاهش عملکرد قابل اندازه گیری می شود. محققان مستقر در بوخوم به سرپرستی دکتر کریستین کلاز از گروه جراحی مغز و اعصاب نتایج را در مجله “Scientific Reports” منتشر کردند
سه منبع اصلی خطا
رابط های مغز و رایانه می توانند بیماران را که به شدت فلج شده اند قادر به جابجایی پروتز کنند. در روش تهاجمی ، یک دستگاه اندازه گیری کاشته شده در مغز سیگنال های سلول های عصبی را به سیگنال های کنترل کننده برای اثر نهایی ، به عنوان مثال پروتز بازوی رباتیک ترجمه می کند. محققان مستقر در بوخوم با این فرض شروع کردند که سه عامل اصلی تأثیر منفی در کنترل اثر نهایی دارند:
- خطای رمزگشایی ،
- خطای بازخورد
- خطای هم ترازی.
خطای رمزگشایی تفاوت بین قصد واقعی بیمار برای حرکت و قصد حرکت رمزگشایی شده از سیگنال های مغزی توسط رمزگشای را توصیف می کند. خطای تراز وقتی رخ می دهد که اثر نهایی رابط مغز و رایانه نسبت به بازوی طبیعی شرکت کننده نادرست قرار گرفته باشد.
خطای بازخورد سیستم رابط مغز و کامپیوتر از عدم بازخورد حسی-حسی ناشی می شود ، یعنی عدم بازخورد بازوی ربات در مورد لمس. تیم بوخوم از یک مدل واقعیت مجازی برای تجزیه و تحلیل عدم انطباق و خطاهای بازخورد – مستقل از خطای رمزگشایی و همچنین مستقل از یکدیگر استفاده کردند.
ترجمه یک به یک مقاصد حرکتی به حرکات
رابین Lienkämper ، نویسنده اصلی این مطالعه ، توضیح می دهد: “شرکت کنندگان در مطالعه سالم و بدون اختلالات حسی-حرکتی در نقش بیماران مبتلا به اختلالات حرکتی در واقعیت مجازی قرار گرفتند.” “بنابراین مدل ما ترجمه یک به یک از نیت های حرکتی را به حرکات پایان دهنده ، قابل مقایسه با بیمار با استفاده از دریافت کننده ای بی عیب ارائه می دهد.”
در واقعیت مجازی ، به شرکت کنندگان وظیفه رسم اشکال با مداد – یک مربع ، یک دایره ، یک ستاره ، یک مارپیچ و یک شکل نامتقارن داده شد. این مربوط به یک کار تنظیم شده معمول در آزمایشات رابط های مغز و رایانه است که می تواند برای ارزیابی و مقایسه عملکرد حرکتی در شرایط مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
شرکت کنندگان در آزمایش ، کنترل کننده را به عنوان قلم درک می کردند. محققان با نشستن فرد آزمایش کننده در حالی که در دنیای مجازی نقاشی می کشید و کنترلر سطح میز را لمس می کند ، به تأثیر بازخورد دلخواه خود دست یافت. دو گروه برای کنترل اثر وجود داشتند: یک گروه بازخورد لفاظی غیر مستقیم دریافت کردند ، گروه دیگر این کار را نکردند. این به این معنی است که برای گروه دوم ، در حالی که جدول در واقعیت مجازی قابل مشاهده بود ، جدول فیزیکی حذف شد.
در حالت ایده آل ، بازوی رباتیک در طرح بدن گنجانده شده است
با استفاده از داده های جمع آوری شده ، تیم تحقیق نشان داد که فقدان بازخورد لمسی غیرمستقیم به تنهایی تأثیر جزئی داشت ، اما تأثیر عدم انطباق را تقویت کرد. بر اساس نتایج ، محققان همچنین پیشنهاد کردند که پروتز مستقر در حالت طبیعی می تواند به طور قابل توجهی عملکرد بیماران مبتلا به رابط های مغزی-رایانه ای را بهبود بخشد. آنها همچنین فرض کردند که اتصال بازوی رباتیک به آگاهی از بدن خود بیمار تأثیر مثبتی داشته و عملکرد حرکتی را بهبود می بخشد. در حالت ایده آل ، یک بیمار با استفاده از رابط مغز و کامپیوتر می تواند بازوی رباتیک را در طرحواره بدن خود قرار دهد.
محققان مطالعه خود را با برجسته کردن اهمیت توسعه اثرات نهایی که ترکیب بهتر و موقعیت طبیعی تر را امکان پذیر می کند ، به پایان رساندند. به گفته آنها ، باید راه حل هایی مانند اسکلت های خارجی یا تحریک عضلانی عملکردی در نظر گرفته شود. رابین Lienkämper می گوید: “آینده تحقیقات در حال حاضر در استفاده از مهندسی برای آوردن نتایج علمی به بیمار است.” او انتظار دارد که به لطف تعهد صنعت ، برنامه های مناسب برای استفاده روزمره از 5 تا 10 سال دیگر در دسترس باشد.
سید مهدی ساداتی هستم. عاشق مغز! داروساز و دانشجوی دکترای تخصصی علوم اعصاب. عضو تیم مرکز سلامت مغز دانا! از علاقه هام شناسوندن کارایی های هیجان انگیز مغز به زبان ساده به آدمهاست! جست و جو می کنم در افسردگی، داروهای موثر بر مغز و سایر بیماری های حوزه ی روان و البته نوروپلاستیسیتی!