کنترل “ایمپلنت مغزی” کاشت یا ایمپلنتهای عصبی ممکن است گزینههای درمانی مناسبی برای بسیاری از بیماریها از جمله بیماری پارکینسون و صرع باشند؛ اما یکی از نکاتی که باید ذکر کرد، این است که چنین دستگاههایی میبایست برای مدت زمان طولانی در شرایط سخت در جمجمه کار کنند و یکی از چالشهایی که پزشکان با آن رو به رو هستند مسئله تامین نیروی این ایمپلنتها است و مشکل دیگر آنها نیز برقراری ارتباط با این ایمپلنتها برای کنترل عملکرد آنها است.
در حال حاضر این کار به طور معمول با استفاده از سیمها انجام میشود، اما سیمهایی که از بافتها عبور میکنند و به بیرون نفوذ میکنند، به دلایل مختلف بسیار مشکلساز هستند (کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدانهای مغناطیسی). اکنون مهندسان “دانشگاه رایس” (Rice University) به تازگی از کنترل “ایمپلنت مغزی” رونمایی کردهاند که نیروی آن توسط یک میدان مغناطیسی خارجی میتواند تامین شود. این فناوری که در “کنفرانس بینالمللی مدارهای حالت جامد در سانفرانسیسکو” (International Solid-State Circuits Conference in San Francisco) ارائه شده است، ممکن است بر برخی از آزاردهندهترین و محدودکنندهترین جنبههای واسطهای مغز و رایانه موجود، محرکها و سایر کاشتهای عصبی غلبه کند.
کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدانهای مغناطیسی
واسط مغز و رایانه از مجموعهای از حسگرها و اجزای پردازش سیگنال تشکیل میشود که فعالیت مغزی فرد را مستقیماً به یکسری سیگنالهای ارتباطی یا کنترلی تبدیل میکند. در این سامانه ابتدا باید امواج مغزی را با استفاده از دستگاههای ثبت امواج مغزی ثبت کرد که معمولاً به دلیل دقت زمانی بالا و ارزان بودن و همچنین استفاده آسان، از الکتروانسفالوگرافی برای ثبت امواج مغزی استفاده میشود. الکترودهای الکتروانسفالوگرافی در سطح پوست سر قرار میگیرند و میدان الکتریکی حاصل از فعالیت نورونها را اندازهگیری میکنند. در مرحله بعد این امواج بررسی شده و ویژگیهای موردنظر استخراج میشود و از روی این ویژگیها میتوان حدس زد که کاربر چه فعالیتی را در نظر دارد (کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدانهای مغناطیسی).
“کایوان یانگ” (Kaiyuan Yang) یکی از توسعهدهندگان دستگاه مذکور در بیانیه مطبوعاتی دانشگاه رایس، گفت: دانشمندان برای نخستین بار موفق به استفاده از یک میدان مغناطیسی برای تامین نیروی ایمپلنت و همچنین برنامهریزی کاشت شدهاند. با ادغام مبدلهای مگنوالکتریک با فناوریهای سیماس یا نیمرسانای اکسید-فلز مُکمِّل (Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS) ما یک پلتفرم بیوالکتریک برای بسیاری از برنامهها فراهم میکنیم. سیماس برای کارهای پردازش سیگنال قدرتمند، کارآمد و ارزان است.
دستگاه جدید، “مگ نی” (MagNI) نام دارد و مخفف کلمه “کاشت عصبی مگنوالکتریک” است. این دستگاه از مبدلهای مگنوالکتریک برای تبدیل یک میدان مغناطیسی به سرعت در حال تغییر به یک جریان الکتریکی استفاده میکند. از این رو میتوان از کمربند یا وسیله دیگری که به بدن در نزدیکی محل قرارگیری ایمپلنت قرار میگیرد، برای تامین نیرو استفاده کرد.
سیماس یا نیمرسانای اکسید-فلز مُکمِّل (Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS) نوعی فرایند ساخت ماسفِت است که از ماسفِتهای مکمل و قرینه نوع-N و نوع-P برای ساخت درگاههای منطقی استفاده میشود. ماسفِت یا ترانزیستور اثرِ میدانیِ نیمهرسانای اکسید-فلز (metal–oxide semiconductor field effect transistor ٫ MOSFET) معروفترین ترانزیستور اثر میدان در مدارهای الکترونیک آنالوگ و دیجیتال است. اصطلاح اکسید-فلز را نباید به اشتباه اکسیدِ فلز خواند. دلیل این نامگذاری این است که در ساختمان این ترانزیستور، یک لایه اکسیدِ سیلیسیوم (SiO2) در زیر اتصال فلزیِ پایه گِیت قرار گرفته است.
مزیت استفاده از میدانهای مغناطیسی برای تامین انرژی و کنترل ایمپلنت این است که به عنوان مثال آنها باعث گرم شدن بافتها به اندازه اشعه نوری یا اتصال القایی نمیشوند. در مقایسه با امواج فراصوت، سیگنالهای این دستگاه بسیار بهتر است و بنابراین میتوان از آن برای برنامهریزی یک دستگاه کاشته شده در اعماق بدن استفاده کرد. این دستگاه از سه قسمت ساخته شده است؛ بخش اول شامل یک قطعه مگنوالکتریک است که طی آن مغناطیس به برق تبدیل میشود و بخش دوم تراشه سیماس و بخش سوم نیز یک خازن ذخیره انرژی الکتریکی است.
در حال حاضر از این دستگاه در یک آزمایشگاه برای تحریک حیوان ” Hydra vulgaris ” (یک حیوان شبیه به اختاپوس) استفاده کردهاند.
یک شرکت فرانسوی، نوعی دوربین سهبعدی ارائه داده است که میتواند اجسام متحرک را از فاصله صدها متر مورد بررسی قرار دهد و ترکیب سازنده آنها را ارزیابی کند.
یک شرکت فرانسوی موسوم به “اوتسایت”(Outsight) موفق شده جایزه معتبر موسوم به “PRISM Award” را برای فناوری دوربین سهبعدی خود دریافت کند و این جایزه که توسط متخصصان حوزه لیزر و فناوری نوری به اوتسایت اهدا شده، به جوایزی که این شرکت در نمایشگاه “CES 2020” موفق به کسب آن شده، اضافه میشود.
فناوری موسوم به “دوربین سمنتیک”(semantic camera) این شرکت، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. دوربینهای سمنتیک که میتوانند ترکیببندی اجسام گوناگون را از هم تفکیک کنند، نقش مهمی در کاربردهای رباتیک و به خصوص خودروهای خودران در آینده دارند. کاربردهای این فناوری، ماشینهای تحت کنترل انسان، تجهیزات معدنکاری و هلیکوپترها را شامل میشوند.
“راول براوو”(Raul Bravo)، از بنیانگذاران اوتسایت گفت: دوربین سمنتیک سهبعدی ما نه تنها میتواند بر مشکلات ایمنی رانندگی غلبه کند، بلکه ارزش منحصر به فردی به حوزههایی مانند مدیریت زیرساخت بدهد. ما با ارائه اطلاعاتی که حقیقت جهان را نشان میدهند، قانع شدیم که باید جهانی از کاربردهای جدید آغاز شود و این تنها آغاز کار است.
این دوربین میتواند به ماشینها در بررسی و درک دقیق محیط از فاصله صدها متر کمک کند و ترکیب سازنده اشیا را تشخیص دهد. این فناوری میتواند در شناسایی و ردیابی اجسام متحرک به کار برود و برای استفاده در وسایل نقلیه خودران نیز کارآمد باشد.
فناوری جدید اوتسایت، لیزری با قدرت پایین است که در یک ابزار خودکار جای میگیرد و میتواند به بررسی محیط اطراف بپردازد و ترکیب شیمیایی اجسام را ثبت کند. این نوع درک محیط، به ماشینها کمک میکند تا تصمیمات بهتری را در موقعیتهای ضروری بگیرند.
منبع: ایرنا