یک رابط جدید و کوچک مغز و ماشین(BMI) طراحی شده است که می‌تواند افکار را به کلمات ترجمه کند.

این پیشرفت می‌تواند به طور قابل توجهی برای افرادی که دارای اختلالات حرکتی شدید هستند، با اجازه دادن به آنها برای برقراری ارتباط آزاد، مفید واقع شود.

پژوهشگران مؤسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان(EPFL) این «رابط مغز و ماشین کوچک شده با کارایی بالا»(MiBMI) را بر پایه تراشه‌های سیلیکونی توسعه داده‌اند.

این تراشه کوچک قادر به رمزگشایی سیگنال‌های عصبی پیچیده و تبدیل آنها به متن قابل خواندن است.

مهسا شعاران از آزمایشگاه فناوری‌های عصبی در مؤسسه EPFL گفت: تراشه MiBMI به ما اجازه می‌دهد تا فعالیت عصبی پیچیده را با دقت بالا و مصرف انرژی کم به متن قابل خوانش تبدیل کنیم. این پیشرفت ما را به راه‌حل‌های عملی و قابل کاشت نزدیک‌تر می‌کند که می‌تواند توانایی‌های ارتباطی افراد مبتلا به اختلالات حرکتی شدید را به طور قابل توجهی افزایش دهد.

نحوه عملکرد این تراشه جدید

تحقیقات در سال‌های اخیر درباره استفاده و توسعه رابط‌های مغز و ماشین، شتاب فزاینده‌ای داشته است.

این دستگاه‌های کوچک این پتانسیل را دارند که به افراد مبتلا به ناتوانی‌های حرکتی شدید کمک کنند تا با دنیای اطراف خود ارتباط برقرار کنند و با دیگران تعامل داشته باشند.

شرکت نورالینک(Neuralink) متعلق به ایلان ماسک نیز به طور فعال در حال پیشرفت و توسعه رابط‌های BMI است. هدف آنها ایجاد رابطی است که بتواند به افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی مانند فلج یا آسیب نخاعی کمک کند.

این MiBMI جدید در مقایسه با سایر BMIها جمع و جور، کارآمد و همه‌کاره است. این در حالی است که سامانه‌های سنتی اغلب بزرگ و پرمصرف هستند و کاربرد محدودی دارند.

برای دستیابی به تبدیل سیگنال‌های مغز به متن، سیگنال‌های عصبی تولید شده زمانی که شخص، نوشتن را تصور می‌کند، رمزگشایی می‌شوند. سپس الکترودهای کاشته شده در مغز، فعالیت عصبی مرتبط با این حرکات تصوری دست را ضبط می‌کنند.

سپس تراشه MiBMI سیگنال‌های عصبی ضبط شده را به صورت آنی پردازش می‌کند و حرکات دست مورد نظر مغز را به متن دیجیتال تبدیل می‌کند.

این دستگاه به برقراری ارتباط برای افرادی که دارای اختلالات حرکتی شدید هستند، کمک می‌کند.

محمد علی شاعری، سرپرست این مطالعه گفت: در حالی که این تراشه هنوز در یک BMI عملیاتی ادغام نشده است، داده‌های ضبط‌های زنده قبلی، مانند موارد ضبط شده از آزمایشگاهی در دانشگاه استنفورد را پردازش کرده و فعالیت دست‌نویسی را با دقت ۹۱ درصدی به متن تبدیل کرده است.

این تراشه با توانایی فعلی خود برای رمزگشایی ۳۱ کاراکتر، پتانسیل بسیار زیادی را برای پیشرفت‌های آینده نشان می‌دهد.

شاعری افزود: ما مطمئن هستیم که می‌توانیم تا ۱۰۰ کاراکتر را رمزگشایی کنیم.

تراشه‌ای کم‌تهاجمی

اندازه کوچک MiBMI همراه با کم‌مصرف بودن آن و حداقل تهاجم، آن را برای کاشت ایده‌آل می‌کند.

MiBMI به عنوان یک سیستم کاملاً یکپارچه، ضبط و پردازش را بر روی دو تراشه کوچک انجام می‌دهد که مجموعاً فقط ۸ میلی‌متر مربع وسعت دارند.

در بیانیه مطبوعاتی محققان، خاطرنشان شد: تهاجم حداقلی این سامانه، ایمنی و عملی بودن را برای استفاده در محیط‌های بالینی و زندگی واقعی تضمین می‌کند.

طراحی موفقیت‌آمیز تراشه MiBMI یک تغییر دهنده بازی برای رابط‌های مغز و ماشین در آینده است و طراحی دستگاه‌های عملی و کاملا قابل کاشت را به واقعیت تبدیل می‌کند.

این تراشه پتانسیل این را دارد که کیفیت زندگی بیماران مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک(ALS) و آسیب‌های نخاعی را بهبود بخشد و به آنها اجازه می‌دهد بدون نیاز به حرکت فیزیکی با هم ارتباط برقرار کنند.

مهسا شعاران می‌گوید: هدف ما ایجاد یک BMI همه کاره است که بتواند برای اختلالات عصبی مختلف تنظیم شود و طیف وسیع‌تری از راه حل‌ها را به بیماران ارائه دهد.

یافته‌های این تیم در مجله IEEE Journal of Solid-State Circuits گزارش شده است.