ایمپلنت‌های مغزی پهن‌‌باند ارتباط مغز و رایانه را بهبود می‌دهند

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، محققان دانشگاه پوردو از روش جدیدی رونمایی کرده‌اند که در آن حسگر کوچک کاشته‌شده در مغز می‌تواند داده‌ها را شناسایی و به یک دستگاه پوشیدنی شبیه هدفون منتقل کند.

گزارش‌ها حاکی از آن است، کل این روش می‌تواند بدون تداخل با عملکرد‌های فیزیولوژیکی طبیعی بدن عمل کند.

رویکرد جدید برای ایمپلنت‌های بی سیم

بدن ما به عنوان بخشی از فرآیند‌های فیزیولوژیکی منظم خود، سیگنال‌های الکتریکی کوچکی ایجاد می‌کند. این تکانه‌های الکتریکی برای اهداف مختلفی از جمله ارتباط بین نورون‌های مغز و عملکرد عضلانی استفاده می‌شود.

در سال‌های اخیر، دانشمندان از قدرت این سیگنال‌های الکتریکی طبیعی برای ایجاد رابط‌های مغز و کامپیوتر (BCI) استفاده کرده اند.

این ایمپلنت‌های برپایه BCI قابلیت ثبت و تحریک نواحی مختلف مغز را دارند. این پژوهشگران پیش از این، قابلیت زیست پذیری روشی موسوم به «ارتباط الکترو شبه استاتیک بدن انسان» (EQS-HBC) را به نمایش گذاشته بودند.

این فناوری استفاده از بدن انسان را به عنوان وسیله‌ای برای ارتباطات الکتریکی با فرکانس پایین بررسی می‌کند. این شیوه از خواص الکتریکی طبیعی بدن انسان برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های الکترونیکی یا حسگر‌ها استفاده می‌کند.

«بایب‌هاب چاترجی» «Baibhab Chatterjee»، مجری این تحقیقات می‌گوید: ارتباط داده‌ای کم مصرف و در عین حال با پهنای باند بالا با استفاده از بافت زیستی به‌عنوان وسیله‌ای برای انتقال سیگنال امکان‌پذیر شده است. ما در پوردو به طور گسترده این قابلیت را برای پوشیدنی‌ها و ایمپلنت‌ها بررسی کرده و نشان داده‌ایم که این بافت یک کانال باند پهن در فرکانس‌های الکترو شبه‌استاتیک (EQS) (تا ۱۰ مگاهرتز) با استفاده از خاتمه خازنی فراهم می‌آورد.

با این حال، این پژوهشگران در عملکرد دقیق این مفهوم با مشکل مواجه شدند. به دلیل بافت رسانایی محصور کننده ایمپلنت، ارتباط محدود شد.

در این مطالعه جدید، آن‌ها یک رویکرد دو فازی به نام ارتباط مغزی شبه‌استاتیک دو فازی برای ایمپلنت‌های عصبی بی‌سیم را دنبال کردند. اصطلاح شبه استاتیک به سیگنالی اشاره دارد که در فرکانس نسبتاً پایین کار می‌کند.

چاترجی می‌گوید: در این کار، ما روشی به نام ارتباط مغزی شبه‌استاتیک دو فازی (BP-QBC) را نشان می‌دهیم که می‌تواند مصرف انرژی را با مرتبه‌ای بزرگ کاهش دهد (۴۱ برابر کاهش در ۱ مگاهرتز) و یک کانال ارتباطی پهن باند با مصرف بسیار اندک انرژی ایجاد کند.

وی توضیح داد: علاوه بر این، به دلیل سیگنال دهی کاملاً EQS، روش‌های ما در مقایسه با فناوری‌های رقیب مانند اولتراسوند، نوری و انتقال داده‌های مغناطیسی الکتریکی متحمل هیچ گونه آسیبی به انتقال وارد نمی‌آورد و در نتیجه تلفات در سطح سیستم را کاهش می‌دهد، که یکی دیگر از مزیت‌های منحصر به فرد این فناوری است.

این روش ابتکاری برای ارتباط بی سیم بین مغز و رایانه راه را برای چشم انداز‌های هیجان انگیز در توسعه ایمپلنت‌های مغزی آینده هموار می‌کند. این فناوری قابلیت ارائه بینش‌های ارزشمند برای طیف وسیعی از بیماری ها، از جمله بیماری پارکینسون، سندرم تورت، صرع و افسردگی را دارد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Electronics منتشر شده است.