کاشت ایمپلنت مغزی زیر پوست بدون نیاز به جراحی مغز_صبح سریع

الکس اسمیت ۱۱ ساله می بود که در سال ۲۰۰۳ دست راست خود را از دست داد. یک سال سپس، او یک بازوی میوالکتریک دریافت کرد که نوعی پروتز است که توسط سیگنال‌های الکتریکی در عضلات باقی‌ مانده اندام او کار می‌کرد. اما اسمیت به سختی از آن منفعت گیری می‌کرد چون «زیاد زیاد کُند» می بود و دامنه حرکات محدودی داشت. او می‌توانست دست را باز و بسته کند، اما کار فرد دیگر انجام نمی‌داد. او در طول سال‌ها بازوهای رباتیک فرد دیگر را امتحان کرد، اما آنها مشکلات شبیهی داشتند.

او می‌گوید: آنها بسیار کاربردی نیستند. تاخیر بسیاری بین اجرای یک کارکرد و سپس انجام عملی پروتز وجود دارد. در زندگی روزمره‌ام، کشف راه‌های دیگر برای انجام کارها علتافزایش سرعتم شد.

به نقل از وایرد، به تازگی، او در حال آزمایش یک سیستم تازه توسط استارت‌آپ فانتوم نورو مستقر در آستین است که این پتانسیل را دارد که کنترل واقعی‌تری بر اندام‌های مصنوعی اراعه دهد. این شرکت در حال ساخت یک ایمپلنت ماهیچه‌ای نازک و منعطف است تا به افراد قطع عضو پشتیبانی کند فقط با فکر کردن در رابطه حرکاتی که می‌خواهند انجام بدهند، دامنه حرکتی گسترده‌تر و طبیعی‌تری را توانایی کنند.

کانر گلس(Connor Glass)، مدیرعامل و یکی از بنیان‌گذاران فانتوم نورو می‌گوید: مردم بسیاری از اندام‌های رباتیک منفعت گیری نمی‌کنند، و این تا حد بسیاری به علت وحشتناک بودن سیستم کنترل آن است.

۱۰ شرکت‌کننده در مطالعه‌ای که توسط فانتوم انجام شد، از یک نسخه پوشیدنی از حسگرهای این شرکت برای کنترل یک بازوی رباتیک حاضر در بازار منفعت گیری کردند و به میانگین دقت ۹۳.۸ درصدی در ۱۱ حرکت دست و مچ دست یافتند. اسمیت یکی از شرکت کنندگان می بود. پیروزی این مطالعه راه را برای آزمایش حسگرهای قابل کاشت فانتوم در آینده هموار می‌کند.

پروتزهای میوالکتریک جاری، همانند آنچه اسمیت امتحان کرده است، تکانه‌های الکتریکی را از الکترودهای سطحی که بر روی قسمت قطع شده قرار می‌گیرند، می‌خوانند. زیاد تر پروتزهای رباتیک دارای دو الکترود یا کانال ضبط می باشند. هنگامی فردی دست خود را خم می‌کند، عضلات بازوی او منقبض خواهد شد. این انقباضات عضلانی تا این مدت در افراد قطع عضو زمان خم شدن رخ می‌دهد. الکترودها سیگنال‌های الکتریکی را از این انقباضات دریافت می‌کنند، آنها را تفسیر و حرکات را در پروتز اغاز می‌کنند. اما الکترودهای سطحی همیشه سیگنال‌های پایدار را دریافت نمی‌کنند، چون می‌توانند بلغزند و حرکت کنند، که دقت آنها را در یک محیط واقعی افت می‌دهد.

دستگاه‌های حاضر نیز دارای طیف محدودی از قرارگیری‌ها می باشند و برای کنترل آنها، پوشندگان پروتز باید حرکاتی را انجام بدهند که طبق معمول با نحوه قرارگیری که می‌خواهند ارتباطی ندارد. برای مثال، امکان پذیر ناچار شوند مچ دست خود را به سمت پایین خم کنند تا یک حرکت نیشگون گرفتن را انجام بدهند. پروتز جاری الکس توانایی انجام نزدیک به ۲۰ حرکت را دارد، اما او فقط می‌تواند چهار مورد از آنها را در یک زمان روی دستگاه برنامه‌ریزی کند. او باید بین آن عملکردهای گوناگون دست به طور متوالی تحول حالت دهد که به معنی حرکت از حالت A به حالت B و غیره است. به عبارت دیگر، او نمی‌تواند از حالت A به حالت D بپرد.

فانتوم تصمیم دارد مستقیما با ماهیچه‌ها ربط برقرار کند تا کنترل طبیعی بیشتری را به کاربران بدهد، اما این شرکت ناچار شد یک نسخه پوشیدنی از حسگر عضلانی خود را قبل از کاشت دستگاه در داوطلبان آزمایش کند. در حالی که نسخه پوشیدنی کارکرد مساعد داشت، گلس می‌گوید برای منفعت گیری روزمره ایده آل نیست. همانند پروتزهای حاضر، می‌تواند بلغزد و حرکت کند که بر دقت آن تأثیر می‌گذارد. به همین علت، ابزارهای پوشیدنی باید زیاد تر کالیبره شوند. او می‌گوید که ایمپلنت قابل اعتمادتر خواهد می بود و امکان پذیر بتواند به دقت بالاتری دست یابد چون نیازی به خواندن سیگنال‌های الکتریکی از طریق پوست ندارد. گلس فکر می‌کند که نسخه قابل کاشت از طریق یک برش کوچک زیر پوست قرار می‌گیرد.

او توضیح می‌دهد: ما فعالیت الکتریکی را مستقیما از سطح عضله دریافت می‌کنیم. تصمیم حرکت از مغز منشا می‌گیرد، که تکانه‌های الکتریکی را از طریق اعصاب محیطی می‌فرستد تا به ماهیچه‌ها بگوید منقبض شوند. در افراد قطع عضو، آن مسیرهای عصبی تا این مدت دست نخورده باقی مانده‌اند.

اسمیت و دیگر شرکت کنندگان در مطالعه یک جلسه آموزشی یک ساعته برای آشنایی با این فناوری داشتند و در روز دوم برای انجام آزمایش وجود اشکار کردند.

بعد از ۱۰ دقیقه فرآیند کالیبراسیون در روز آزمایش، به شرکت‌کنندگان دستور داده شد که ۱۱ حرکت از جمله دست باز، مشت بستن، نیشگون گرفتن، شست بالا، اشاره، چرخاندن مچ به داخل و چرخاندن مچ به بیرون انجام بدهند. هر بار چندین بار حرکات را انجام می‌دادند و همزمان نرم افزار فانتوم تبدیل سیگنال‌های عضلانی آنها را به آن حرکات واقعی یاد می‌گرفت و رمزگشایی می‌کرد. برای اسمیت، پروتز حرکاتی را انجام می‌داد که او به سادگی فقط به انجام دادن آنها فکر کرده می بود. او می‌گوید: این دلنشین‌ترین توانایی می بود.

شرکت کنندگان از دو حسگر نازک منفعت گیری کردند که هر کدام دارای ۱۶ الکترود می بود. دقت رمزگشایی حرکات از ۸۴.۸ درصد تا ۹۸.۴ درصد در شرکت‌کنندگان متغیر می بود و تاخیر آن که زمان وقتی است که از تشخیص سیگنال تا اجرای حرکت طول می‌کشد، کمتر از ۲۰۰ میلی‌ثانیه برسی شد. تاخیر طبیعی اندام‌های انسان، تقریبا ۱۰۰ میلی‌ثانیه است.

برخی از شرکت‌ها در حال ساخت ایمپلنت‌های مغزی می باشند که به افراد فلج اجازه می‌دهد تا اندام‌های مصنوعی را با افکار خود کنترل کنند. این سیستم‌ها که به گفتن رابط‌های مغز و رایانه شناخته خواهد شد، سیگنال‌ها را در مغز می‌خوانند و رمزگشایی می‌کنند تا به پروتز اجازه دهند حرکت مورد نظر را انجام دهد. استارت‌آپ ایلان ماسک، به نام نورالینک ماه قبل خبرداد که در حال راه اندازی یک مطالعه برای آزمایش این که آیا ایمپلنت مغزی آن می‌تواند به شرکت کنندگان اجازه دهد تا مستقیما یک بازوی رباتیک را کنترل کنند یا خیر، است.

جفری لینگ(Geoffrey Ling)، مشاور فنی فانتوم و مدیر موسس دفتر فناوری‌های بیولوژیکی در آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده، می‌گوید که ایمپلنت‌های مغزی خطرات بیشتری را به همراه دارند و باید زیاد طویل‌زمان باشند تا بیماران ناچار به انجام چندین جراحی‌ مغز نباشند. اعصاب محیطی رویکرد زیاد جذابی می باشند، چون کمتر تهاجمی می باشند. فانتوم معتقد است که ایمپلنت آن می‌تواند در طی یک عمل سرپایی بدون نیاز به جراح متخصص داخل بدن شود.

فانتوم تصمیم دارد در سال ۲۰۲۵ یک کارآزمایی بالینی را برای نسخه کاشته شده خود، که شامل افراد قطع عضو اندام فوقانی می‌شود، اغاز کند. اسمیت امیدوار است در این مطالعه شراکت داشته باشد. اگر فناوری فانتوم داخل بازار شود، او می‌تواند ببیند که به افراد قطع عضوی همانند او پشتیبانی می‌شود تا بتوانند کارهای روزمره را راحت‌تر انجام بدهند.