نحو الجيل التالي من أنظمة واجهة الدماغ والحاسوب
قد تساعد واجهات الدماغ والكمبيوتر، كأجهزة مساعدة ناشئة يومًا ما، الأشخاص الذين يعانون من إصابات الدماغ أو العمود الفقري على الحركة أو التواصل. تعتمد أنظمة BCI على أجهزة استشعار قابلة للزرع تسجل الإشارات الكهربائية في الدماغ وتستخدم هذه الإشارات لتشغيل الأجهزة الخارجية مثل أجهزة الكمبيوتر أو الأطراف الاصطناعية الآلية.
تستخدم معظم أنظمة BCI الحالية مستشعرًا أو جهازي استشعار لأخذ عينات تصل إلى بضع مئات من الخلايا العصبية، لكن علماء الأعصاب مهتمون بالأنظمة القادرة على جمع البيانات من مجموعات أكبر بكثير من خلايا الدماغ. بناء على ذلك، اتخذ فريق من الباحثين خطوة رئيسة نحو مفهوم جديد لنظام BCI المستقبلي - وهو نظام يستخدم شبكة منسقة من المستشعرات العصبية اللاسلكية ذات النطاق الصغير، كل منها بحجم حبة ملح، للتسجيل والتحفيز، نشاط المخ، تقوم المستشعرات التي يطلق عليها اسم «الحبيبات العصبية»، بتسجيل النبضات الكهربائية التي يتم إجراؤها عن طريق إطلاق الخلايا العصبية وإرسال الإشارات لاسلكيًا إلى محور مركزي، والذي ينسق ويعالج الإشارات.
وفي الدراسة التي نشرت يوم 12 أغسطس 2021، أظهر فريق البحث استخدام ما يقرب من 50 من هذه الخلايا العصبية المستقلة لتسجيل النشاط العصبي في القوارض. يقول الباحثون إن النتائج هي خطوة نحو نظام قد يمكّن يومًا ما من تسجيل إشارات الدماغ بتفاصيل غير مسبوقة، ما يؤدي إلى رؤى جديدة حول كيفية عمل الدماغ وعلاجات جديدة للأشخاص الذين يعانون من إصابات الدماغ أو العمود الفقري.
وقال الأستاذ في كلية براون للهندسة وكبير الباحثين في الدراسة أرتو نورميكو «أحد أكبر التحديات في مجال واجهات الدماغ والحاسوب هو هندسة طرق لاستكشاف أكبر عدد ممكن من النقاط في الدماغ، حتى الآن، كانت معظم أجهزة BCI عبارة عن أجهزة متجانسة - تشبه إلى حد ما أسرة صغيرة من الإبر. كانت فكرة فريقنا هي تفكيك هذا الكتلة الأحادية إلى مستشعرات صغيرة يمكن توزيعها عبر القشرة المخية، وهذا ما تمكنا من القيام به تظاهر هنا».
بدأ الفريق، الذي يضم خبراء من براون وجامعة بايلور وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو وكوالكوم، العمل على تطوير النظام منذ حوالي 4 سنوات، وأفاد عضو معهد كارني لعلوم الدماغ نورميكو بأن التحدي كان ذا شقين، وتطلب الجزء الأول تقليص الإلكترونيات المعقدة المشاركة في الكشف عن الإشارات العصبية وتضخيمها ونقلها إلى شرائح السليكون العصبية الصغيرة، وقام الفريق في البداية بتصميم ومحاكاة الإلكترونيات على جهاز كمبيوتر، وخضع لعمليات تكرار تصنيع عديدة لتطوير رقائق تشغيلية.
