Düşünceler Elektronik Protezleri Kablosuz Olarak Kontrol Edebilir mi?

Yazan: Tom Abate

Çeviren: Ebru Günday                  

Düzenleyen: Ümit Sözbilir

Giriş

Stanford Üniversitesinde araştırma yapan bilim insanları, felçli insanların bir gün uzuvlarını tekrar kullanmalarına ve uzuv ya da uzuvlarını kaybetmiş kimselerin, protezleri kontrol etmek ve bilgisayarla etkileşimde bulunmak için düşüncelerini kullanmalarına yardımcı olabilecek bir teknoloji geliştirmek için yıllardır çalışıyorlar.

Ekibin bu çalışmadaki odak noktası, bir hastanın kafatasının altında beynin yüzeyine yerleştirilebilecek bir beyin-bilgisayar ara yüzü cihazı geliştirmek. Bu cihaz insan sinir sistemini, omurilik yaralanmaları olan veya Lou Gehrig hastalığı olarak da adlandırılan amiyotrofik lateral skleroz (ALS) gibi nörolojik rahatsızlığa sahip kişilerin, bazı motor kontrollerini yeniden kazanmalarını sağlayabilecek elektronik bir cihaza bağlamaktadır.

Bu cihazların günümüzdeki sürümleri, muazzam miktarda sinirsel etkinliği kaydederek bu beyin sinyallerini kablolar aracılığıyla bir bilgisayara iletiyorlar. Araştırmacılar, bu sinyallerin iletimini kablosuz olarak gerçekleştirebilecek bir beyin-bilgisayar ara yüzü tasarlamaya çalıştıklarında ise bu ara yüz, insanlara uygulanmalarını tehlikeli kılabilecek düzeyde sıcaklık üretecek kadar güç gerektiriyor.

Kablosuz Cihaza Doğru

Sinir bilimi araştırmacısı ve elektrik mühendisi Dr. Krishna Shenoy, elektrik mühendisi Dr. Boris Murmann ile beyin cerrahı ve nörolog Dr. Jaimie Henderson öncülüğünde bir ekip, doğru sinirsel sinyalleri toplayabilen ve iletebilen ancak mevcut kablolu sistemlerin gerektirdiği gücün onda biri kadar güce ihtiyaç duyan kablosuz bir cihaz tasarlamanın mümkün olabileceğini gösterdi. Bu kablosuz cihazlar, kablolu modellerden daha doğal görünecek ve hastalara daha serbest hareket alanı sağlayacaktı.

Yüksek Lisans Öğrenci Nir Even-Chen ve Doktora Sonrası Araştırmacı Dante Muratore, ekibin yaklaşımını Nature Biomedical Engineering dergisinde anlatmışlardır.

Ekibin nörologları, robotik kol ya da bilgisayar imleci gibi bir protez cihazı kontrol etmek için gereken belirli sinirsel sinyalleri tanımladılar. Ardından takımın elektrik mühendisleri, daha az güç kullanması sayesinde beynin yüzeyine yerleştirilmesi daha güvenli olan; dikkatlice belirlenmiş ve ayrıştırılmış sinyalleri işleyip iletebilecek kablosuz beyin-bilgisayar ara yüzünün olduğu geleceği mümkün kılan bir devre sistemi tasarladılar.

Fikri Test Etme

Araştırmacılar fikirlerini test etmek için BrainGate klinik deneyinde üç tane primat ve bir tane insanın nöronlarından gelen verileri topladılar.

Denekler, bilgisayar ekranındaki imlecin yerini belirlemek gibi hareket ettirme görevlerini yerine getirirken araştırmacılar da ölçümler yaptılar. Bulgular, kablosuz ara yüzün kablolu bir cihaz gibi davranmak ve beyin sinyallerini yığın halinde toplamak yerine, eyleme özgü beyin sinyallerinin bir alt kümesini kaydederek bireyin hareketini doğru şekilde kontrol edebileceği hipotezini doğruladı.

Sonraki adım, bu yeni yaklaşıma uygun bir implant yapmak ve seri halindeki testler boyunca nihai hedefe doğru ilerlemek olacaktır.