معرفی سیستم واسط مغز- رایانه و بررسی کاربردهای آن در حوزه های مهندسی و پزشکی

۱۵ فروردین ۱۳۹۷

واسط مغز- رایانه (Brain-Computer Interface یا BCI)  یک دستگاه ارتباط سختافزاری و نرمافزاری است که به واسطه آن رایانه ها فعالیت های ذهنی را کنترل میکنند.

هدف اصلی در تحقیق و توسعه BCI به عنوان ابزاری جهت ارتباط افرادی است که دچار سکته مغزی، اختلالات عصبی، عضلانی و ضایعات نخاعی شده اند و امکان ارتباط با محیط پیرامون را ندارند. یک واسط مغز – رایانه باید قادر باشد تا سیگنال های دریافتی از مغز را به دستورات کنترلی تبدیل کند.


با توسعه فناوری اطلاعات و علوم شناختی، موجی از توجه و علاقه برای تبدیل فعالیت های ذهنی به سیگنالها و فرمان های ملموس ایجاد شده است. هدف اصلی مطالعات  BCI توسعه سامان های است که امکان تعامل با افراد دیگر و برهمکنش با محیط های خارجی را برای افراد معلول فراهم کند و همچنین قابلیت های افراد عادی را ارتقاء دهد.

فناوری های درحال توسعه در این حوزه، در پی ایجاد مسیرهای ارتباطی مستقیم میان مغز و وسایل خارجی هستند و هدف آنها انتقال افکار و مقاصد انسان ها به دنیای خارج است. هدف محصولات BCI اغلب کمک، تکمیل یا ارتقاء عملیات شناختی یا حسگری-حرکتی (Sensory-motor) است.

تاریخچه
BCI در ابتدا با فعالیتهای هانس برگر آغاز شد. او فعالیت الکتریکی مغز را کشف کرد و الکتروانسفالوگرافی (EEG) را توسعه داد. در سال ۱۹۲۴، برگر برای اولینبار سیگنال های دریافتی از مغز انسان را ثبت کرد. با استفاده از تحلیل سیگنال های  EEG برگر موفق شد که فعالیت نوسانی در مغز را مانند موج آلفا (با فرکانس ۱۲۸ هرتز)، که باعنوان موج برگر نیز شناخته میشود، شناسایی کند. اولین وسیله ثبتی که برگر از آن استفاده میکرد بسیار ابتدایی بود و در مراحل اولیه توسعه قرار داشت، به نحوی که لازم بود سیم هایی از جنس نقره زیر جمجمه بیماران قرار داده شوند. بعدها، فویل هایی از جنس نقره که به وسیله بانداژهای لاستیکی روی سر بیماران قرار داده میشدند، جایگزین این سیم ها شدند همچنین ابزارهای اندازه گیری پیچیدهتری که توانایی ثبت پتانسیل هایی در مقیاس یک هزارم ولت را داشتند به نحوی موفقیتآمیز به کار گرفته شدند. برگر رابطه متقابل تناوب ها در نمودارهای موجی  EEG  را با بیماریهای مغزی تحلیل کرد و به مرور، نمودارهای  EEG درهای  تازهای را به روی امکانات مطالعاتی جدید در زمینه فعالیتهای مغز انسان گشودند. در دهه های بعدی، نشانگرهای عصبی (Neuromarker) دیگری نیز مانند تغییرات جریان خون در مغز مورد توجه قرار گرفتند که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد.

حوزه کار  BCI

برقراری ارتباط و کنترل


 سامانه های رابط مغز و رایانه سعی دارند نیاز افراد را به روش های معمول انتقال اطلاعات، مانند گفتار یا فشردن صفحه کلید کاهش دهند یا جایگزین آنها شوند.

این سامانه ها ارسال پیام از مغز انسان و رمزگشایی ذهن را ممکن میکنند؛ بنابراین، به افراد معلول کمک میکنند تا حالات ذهنی و تصمیمات خود را از طریق انواع روش ها از قبیل ابزارهای هجیکردن حروف، طبقهبندی معنایی یا ارتباط گفتار خاموش، بیان کنند یا بنویسند.
BCI  میتواند به عنوان ابزاری برای کنترل محیط به کار رود.

این کار با تحلیل سیگنال های مغزی مربوط به اراده و فرمان های حرکتی، به منظور انجام مجموعه ای از دستورات بدون دخالت عضلات امکانپذیر است. برای مثال، ربات های کمکی BCI میتوانند کاربران ناتوان را در زندگی روزمره و حرف های پشتیبانی کنند.


نظارت بر وضعیت کاربر


برخی از کاربردهای اولیه  BCI افراد ناتوان حرکتی و گفتاری را هدف قرار دادهاند. این کاربردها با فراهمآوری مسیرهای ارتباطی جایگزین، به افراد مزبور کمک میکنند.

اما با گسترش این حوزه، BCI وارد دنیای افراد سالم نیز میشود و بهعنوان یک ابزار اندازهگیری فیزیولوژیک که اطلاعات احساسی، شناختی یا حالات روحی افراد را بازیابی میکند و به کار میگیرد، عمل میکند.


چگونگی کار BCI


یک دستگاه BCI، مجموعه ای از قطعات و فنون را برای دریافت نشانگرهای عصبی، پردازش آنها و تولید سیگنال متناسب برای بازخورد به مغز یا ماشین در برمی گیرد. فعالیت مغز سیگنال های الکتریکی تولید میکند و همچنین، موجب تغییر در شدت گردش خون میشود.

این نشانگرها از روی پوست سر، قشر جمجمه یا درون مغز قابل تشخیص هستند. در مرحله بعد، دادههای جمع آوریشده پردازش میشوند و خصوصیات شناختی فرد استخراج میشود. برمبنای این داده ها، بازخوردهایی به صورت تصویری، صوتی و مانند آنها به فرد داده میشود. در برخی دیگر از محصولات، بر مبنای خصوصیات استخراج شده، فرمان هایی به ماشینهای مرتبط با مغز مانند صندلی چرخدار یا خودرو داده میشود.

انواع BCI


BCI تهاجمی


 ابزارهای BCI تهاجمی مستقیماً داخل مغز کاشته میشوند و بهدلیل مجاورت با نورون ها، سیگنالهایی را با بالاترین کیفیت کسب میکنند. این ابزارها بیشتر برای توانمندسازی افراد ناتوان استفاده میشوند. BCIهای تهاجمی، همچنین برای بازیابی قدرت بینایی از طریق اتصال مغز به دوربین های خارجی و بازیابی توان به حرکت انداختن اعضاء یا فرماندادن به دستوپای رباتیک استفاده میشوند. برای مثال در حوزه دیداری، از کاشتنیهای مغزی مستقیم برای درمان نابینایی غیرمادرزادی (اکتسابی) استفاده میشود. ابزارهای تهاجمی به دلیل قرارگیری در ماده خاکستری مغز، مستعد جمعشدن بافت زخم هستند و این امر سیگنال را ضعیف میکند. حتی ممکن است بدن به وجود جسم خارجی در مغز واکنش نشان دهد.

 

BCI نیمه تهاجمی


ابزارهای BCI نیمه تهاجمی در استخوان جمجمه قرار داده میشوند و در ماده خاکستری قرار نمیگیرند. قدرت سیگنال با استفاده از این نوع  BCI در مقایسه با تهاجمی کمی ضعیفتر است. درمقابل درمقایسه با حالت تهاجمی، خطر تشکیل بافت زخم کمتر است. این روش سیگنالهایی با قدرت تفکیک بالاتری نسبت به BCI غیرتهاجمی که در ادامه توصیف خواهد شد تولید میکند. روش الکتروکورتیکوگرافی (ECoG) مشهورترین روش در این دسته است.



BCI غیرتهاجمی


در این حالت، ابزارها نشانگرهای عصبی را از بیرون جمجمه دریافت میکنند. BCI غیرتهاجمی نسبت به روشهای دیگر دارای کمترین وضوح است؛ چراکه جمجمه سیگنال را دچار اعوجاج میکند؛ اما در مقایسه با انواع دیگر کمترین خطر را نیز به همراه دارد. این نوع ابزارها در فراهمآوری امکان حرکت ماهیچه ها و بازیابی حرکت جزئی، موفق بوده اند.

EEG  از محبوبترین ابزارهای غیرتهاجمی است که میتواند برای کاربردهای مختلف، قدرت تفکیکی خوبی را فراهم آورد. مزیت  EEG ارزان و قابل حملبودن آن و سهولت استفاده است. روش های غیرتهاجمی مختلف دیگری نیز برای ارزیابی نشانگرهای مغزی استفاده میشوند، مانند تصویربرداری عملکردی تشدید مغناطیسی (fMRI)، طیفسنجی نزدیک مادون قرمز عملکردی (fNIRS) و مگنتوانسفالوگرام (MEG). شکل ۱ برخی از انواع  BCI را از حیث تهاجمیبودن و دامنه عملکرد مقایسه میکند.

 

شکل 1) انواع BCI

شکل ۱) انواع BCI


چالشهای فناوری


از چالش های این فناوری استفاده از روش تهاجمی آن است. در شیوه تهاجمی مشکلاتی از قبیل عدم سازگاری بدن انسان با این شیوه وجود دارد. گاهی پیش آمده است که به علت کمبود مراقبتهای بهداشتی مغز در معرض عفونتهای خفیف قرار گرفته است به علاوه این شیوه نیاز به جراحی های پیوسته دارد و در محیط غیرکلینیکی قابل اجرا نیست این ویژگی سبب شده است، تا کاربران رابطه مثبت و راحتی با شیوه تهاجمی برقرار نکنند.

از آنجاییکه هنوز سرعت و دقت این سیستمها به حدقابلقبولی نرسیده است، هنوز به صورت تجاری وارد بازار نشده اند اما از آن جایی که این سیستمها روش نوینی برای برقراری ارتباط، خصوصاً برای افرادی که از نظر جسمی معلول هستند را فراهم میکنند، گروه های پژوهشی زیادی روی این سامانه ها کار میکنند و امید است که در آیندهای نزدیک بتوان به سامانه هایی با سرعت و دقت بالا دست پیدا کرد.


– روشهای تهاجمی نیاز به روشهای پزشکی پیچیده دارند و ممکن است عوارض جانبی ناخواسته داشته باشند. به عنوان مثال اتصال دائمی با مناطق خاص مغز سخت است زیرا ممکن است ارتباط از بین برود.
– EEG غیرتهاجمی هنوز در مراحل اولیه تحقیق قرار دارد.
– فعالیت مغزی دائمی است و بههمین علت، تفکیک سیگنالهای مناسب دشوار است. تکنیکهای غیرتهاجمی نیاز به تلاش بیشتری دارند .
– مغز فوقالعاده پیچیده است (بیش از ۱۰۰ میلیارد نورون) و تجزیه وتحلیل الگوهای مبتنی بر سیگنالهای الکتریکی واقعاً چالش برانگیز بوده، علاوه بر آن بایستی تفاوت های فردی نیز ترکیب شوند.
– در دراز مدت، ممکن است خطرات اخلاقی مانند خواندن و کنترل ذهن وجود داشته باشد.

کاربردهای BCI
– تشخیص ساده سیگنالهای خاص مغز و تعامل بسیار ساده با اشیاء
– کمک به تقویت یا اصلاح عملکرد تشخیصی یا حسی حرکتی مانند کنترل پروتز
– استفاده از دستگاه های  EEG در بازی های رایانه ای
– استفاده در ارتباطات مانند تشخیص گفتار با استفاده از الگوهای زبانی
– تعامل با دستگاه های محاسباتی توسط مغز
– ارائه یک کانال ارتباطی کاملاً جدید به خصوص فناوریهای غیرتهاجمی
– به افراد اجازه میدهد تا بدون اعمال یا حرکات با رایانه ها و دستگاه ها ارتباط برقرار کنند.
– تأثیر تقریباً در تمام جنبه های واسطه ای ماشینی در هر دو بخش زندگی شخصی و حرفهای اشخاص

ساخت دستگاه واسط مغز – رایانه برای کمک به معلولان گفتاری حرکتی


طراحی و توسعه یک دستگاه واسط مغز و رایانه کاربردی مبتنی بر سیگنال الکتریکی مغز پوشیدنی برای استفاده روزمره، توسط محققان دانشگاه اصفهان انجام شد. هدف این طرح توسعه یک واسط مغز- رایانه و کارآمد به عنوان یک سیستم کمک ارتباطی برای افراد با محدودیتهای شدید حرکتی و گفتاری است.

متاسفانه اینگونه افراد در کشور مورد توجه کافی نیستند و به صورت سنتی در حاشیه جامعه بدون اینکه امکان پیشرفت و رشد داشته باشند در حال زندگی هستند. سیستم های کمک ارتباطی، امکان برقراری ارتباط با رایانه و از آن طریق با محیط اطراف و کل جامعه را فراهم میکنند.

افرادی که دچار ناتوانی شدید حرکتی یا گفتاری هستند بااستفاده از این سیستم میتوانند منظور خود را با تایپکردن بیان کنند. البته برای رسیدن به این هدف در این طرح یک سیستم ثبت سیگنال مغزی پرتابل و بیسیم دوکاناله توسعه داده شده است که به صورت یک سربند دور سر قرار میگیرد و امکان ثبت سیگنال مغزی را فراهم میکند. این سیستم کوچک و کم مصرف به خودیخود به عنوان یکی از دستاوردهای این طرح در تحقیقات علوم اعصاب شناختی قابل استفاده است و امکان ثبت سیگنال بدون محدودکردن فرد برای انجام عملکردهای دیگر را فراهم میکند.


مزیت این سیستم در مقایسه با سیستم های تجاری خارجی، ثبت سیگنال مغز و قیمت بسیار پایین آن است که امکان استفاده از آن را برای ترویج مطالعات علوم اعصاب مبتنی بر سیگنال الکتریکی مغز بین دانشآموزان و دانشجویان ایجاد کرده است.


در اطراف مانیتور چهار منبع نوری که هر یک با فرکانسی بین ۹ تا ۱۵ هرتز خاموش و روشن میشوند، تعبیه شده است. فرد با نگاه کردن به هر یک از این منابع یکی از چهار مورد نمایش داده شده روی صفحه مانیتور رایانه را انتخاب کرده، سیگنال مغز در بخش نرمافزار سیستم مورد پردازش قرار میگیرد و پتانسیل های برانگیخته بینایی حالت دائمی از آن استخراج میشود تا بر اساس آنها، اینکه کاربر به کدام منبع نوری نگاه کرده است مشخص و در نتیجه انتخابش معلوم میشود. یک واسط کاربری کارآمد دومرحله ای برای تایپ فارسی توسط این سیستم نیز توسعه داده شده است که به کمک آن کاربر میتواند منظور خود را با تایپکردن بیان کند.


این سیستم توسط ۵ فرد سالم مورد ارزیابی قرار گرفت که افراد توانستند با صحت متوسط ۸/۹۵ درصد و با نرخ تایپ متوسط ۲۵/۶ کاراکتر بر دقیقه با سیستم کار کنند. سیستم همچنین توسط یک کاربر دچار فلج مغزی مورد استفاده قرار گرفت تا کارایی عملی آن برای افراد با ناتوانی حرکتی بررسی شود. بنابراین این طرح گام موثری در توسعه یک واسط انسان-رایانه ملی به شکل تجاری است.

دست مکانیکی با BCI


مغز انسان پیچیده ترین عضو بدن است که تا به حال مورد تحقیق و آزمایش قرار گرفته است اما با وجود تمام تلاشها و اکتشافات بیشمار بشر در اینباره، هنوز بسیاری از سؤالات اساسی بیپاسخ مانده اند. درواقع هدف واسطه ای مغز و رایانه برقراری ارتباط بین مغز و یک پردازشگر بیرونی است این واسط ها میتوانند خواسته های فرد را از طریق سیگنالهای مغزی شناسایی کرده و به وسیله دستگاهی که به مغز متصل شده است، اجرا کنند.

این قابلیت منحصربه فرد باعث شد تا پزشکان، فیزیکدانان، متخصصان علوم اعصاب و رایانه و دیگر محققان به این ایده برسند که شاید بتوان از این طریق مشکلات بسیاری از جمله مشکلات پزشکی را حل کنند.

 

به طورمثال فردی را تصور کنید که توانایی کنترل اعضای بدن خود را به علت آسیبدیدگی مغزی ندارد این فرد به نوعی درون خود منزوی میشود و توانایی برقراری ارتباط با دنیای بیرون را ندارد اما  واسطهای مغز و رایانه میتوانند در حکم معجزه عمل کند. برای مثال، یک بازوی مکانیکی میتواند برای این فرد توانایی تفکیک میان تصور حرکت دست در چهار جهت اصلی را ایجاد کند یا واسط دیگری میتواند حروف الفبایی که فرد بر روی آن تمرکز کرده را شناسایی کند و به کار ببرد. این مثال های اولیه تنها بخش وسیعی از کاربردهای پرشمار این حوزه هستند که برای ساده ترکردن مفهوم در این تحقیق گنجانده شده اند.


جمعآوری داده در واسطه ای مغز و رایانه از سه مرحله تشکیل شده است. اولین مرحله جمع آوری سیگنال است؛ یعنی سیگنال های الکتریکی دریافتی از مغز توسط واسط جمع آوری میشوند. مرحله دوم پردازش سیگنال است این مرحله به دو قسمت تقسیم بندی میشود. بخش اول که سیگنالها را برای پردازش آمادهسازی میکند مرحله پیشپردازش نام دارد در مرحله پیش پردازش که اهمیت ویژهای نیز دارد.

نوبزهای سیگنال ها گرفته شده و به نوعی آنها را فیلتر میکند تا برای مرحله بعدی آماده شوند. بخش دوم استخراج ویژگی است. به زبان ساده دراین بخش تنها آن دسته از سیگنال هایی استخراج میشوند که پردازش نهایی را دچار اختلال نکنند زیرا در حین دریافت سیگنالها توسط دستگاه EEG سیگنالهای ناخواسته هم دریافت میشوند. مرحله نهایی دسته بندی سیگنال ها است که توسط الگوریتمهای تبدیل انجام میشود. در این مرحله است که سیگنال ها به فرمان تبدیل شده و مقصود کاربر را برآورده میکنند. مجموعه این مراحل باعث میشود تا فرآیند دریافت سیگنال از مغز و نمود آن بر واسط خارجی صورت گیرد.

 

مشارکت در یک بازی توسط دو نفر با رابط مغزی


پژوهشگران دانشگاه کرنل با ساخت رابطی موفق به ایجاد ارتباط میان مغز دو نفر شدند. این دو نفر از طریق اینترنت برای انجام یک بازی با هم مشارکت کردند. این دستگاه که بهBrainNet  شهرت دارد از فناوری EEG برای ثبت سیگنال های مغز و تحریک مغناطیسی مغز استفاده میشود. با این دستگاه میتوان از افراد مختلفی برای حل یک مسئله استفاده کرد.

در این پروژه محققان نشان دادند که با اتصال مغز دو نفر به هم میتوان به صورت زنده و باکمک آنالیز داده های  EEG، تصمیم فرد را درباره چرخش بلوکها در بازی لگو، تشخیص داد. این تصمیم با استفاده از اینترنت به مغز فرد دیگری که گیرنده اطلاعات است، مخابره میشود کسی که صفحه بازی را نمیبیند. این تصمیم با استفاده از تحریک مغناطیسی به کورتکس مغز گیرنده منتقل میشود. این اطلاعات با هم ترکیب شده سپس گیرنده میتواند با استفاده از رابط EEG درباره چرخش بلوک تصمیم بگیرد. در این تست ۵ گروه سه نفره شرکت داشتند و این رابط مغز توانست با دقت ۸۱۳/۰ کار کند.

 

پژوهشگران برای بررسی قابلیت اطمینان، نویزی را به مغز این افراد ارسال کردند، آنها دریافتند که گیرنده سیگنال میتواند دریابد که کدام موج دریافتی سیگنالی و کدامیک نویز است. درنتیجه قابلیت اطمینان این رابط را به چالش کشیدند که نتایج موفقیتآمیز بود. این گروه تحقیقاتی معتقد است که توسعه این فناوری میتواند منجر به ساخت رابط مغز به مغز شود و چنین ابزاری را میتوان برای حل جمعی مسائل مورد استفاده قرار داد.

در واقع یک گروه با استفاده از چنین رابطی میتواند شبک های از مغزهای به هم متصل شده را ایجاد کند و این شبکه برای حل مسائل به صورت جمعی به کار رود. اولین ارتباط میان دو مغز در سال ۲۰۱۵ در دانشگاه واشینگتون انجام شد. در این پروژه محققان موفق شدند تا اطلاعات ازپیش رمزگذاری شده را به مغز فردی ارسال کنند تا به او در انجام یک بازی کمک کنند.

ساخت ایمپلنت برای تحریک نواحی عمیق مغز


یک شرکت استرالیایی فعال در حوزه رابط مغز و کامپیوتر، ایمپلنتی ساخته که بینیاز از جراحی داخل بدن قرار میگیرد. با این قطعه میتوان نواحی عمیق مغز را تحریک کرد و از آن برای درمان بیماری هایی نظیر پارکینسون استفاده کرد. در سال ۲۰۱۶، محققان این شرکت اعلام کردند که این ایمپلنت بسیار کوچک را میتوان زیر جمجه قرار داد تا امکان ثبت سیگنالهای مغز را فراهم کند.


اخیراً محققان قابلیت دیگری نیز به این ایملپنت اضافه کردهاند، آنها با ایجاد تغییراتی توانستند این ایمپلنت را تبدیل به رابطی برای تحریک مغز کنند. با این کار میتوان ارتباط مستقیم با مغز ایجاد کرد. نتایج این پروژه در قالب مقالهای در نشریه Nature Biomedical Engineering  به چاپ رسیده است.
در این مقاله محققان از این رابط برای تحریک نواحی خاصی از مغز گوسفند استفاده کردند، بخش هایی که روی حرکت عضلات این حیوان نقش اساسی دارد. یافته های محققان نشان میدهد که این ابزار میتواند برای تحریک نواحی عمیق مغز انسان نیز به کار رود. در واقع این قطعه یک ابزار درمانی برای مقابله با بیماری هایی نظیر پارکینسون و افسردگی است.


الکترودهای تحریک کننده مغز معمولاً با ایجاد حفره در جمجمه، وارد مغز میشوند اما این قطعه از طریق رگی در گردن وارد بدن میشود. این قطعه به سادگی و بدون نیاز به بیهوشی در مدت زمان یک ساعت قابل کاشت در بدن است.


فناوری ارائه شده میتواند مسیر تازهای به سوی تحریک نواحی عمیق مغز باز کند، روشی که بینیاز از جراحی است. برخلاف الکترودهای رایج، این ابزار ارزان است و هیچ التهابی در مغز ایجاد نمیکند. همچنین تلاش شده تا ایمنی این فناوری در سطحی باشد که بتوان آزمون بالینی را روی انسان انجام داد. تاکنون شش سال زمان و ۱۷ میلیون دلار هزینه روی این پروژه صرف شده و به مرحله آزمون بالینی بسیار نزدیک است. این شرکت به دنبال ساخت رابط مغز و رایانه است  تا به افراد معلول کمک کند تا بازوهای روباتیک یا ویلچیر را با ذهن خود حرکت دهند.

رابطی به شکل هدست برای دریافت و انتقال امواج مغز به کامپیوتر


شرکت استرالیایی دیگری دو محصول در حوزه BCI تولید و به بازار عرضه کرده است. این دو محصول در واقع دو نوع رابط هستند که به صورت هدست ساخته میشود تا امواج مغز را دریافت و پس از پردازش به رایانه منتقل کنند. این دو رابط برای بخش سرگرمی و پروژه های تحقیقاتی قابل استفاده است.
ایموتیو سیستمز (Emotiv Systems) یک شرکت استرالیایی در حوزه الکترونیک است که روی فناوری رابطه ای مغز و رایانه متمرکز شده است. این شرکت محصولاتی مبتنی بر الکتروآنسفالوگرافی تولید میکند که به صورت هدست روی سر قرار میگیرد که میتواند برای استفاده در صنعت سرگرمی به کار گرفته شود. این محصولات با استفاده از سیستم عامل های ویندوز، IOS و لینوکس قابل استفاده هستند.

 

EPOC+


این محصول یک نروهدست بوده که با قدرت تفکیک بالا قادر به تحلیل امواج EEG است. این سامانه ۱۴ کاناله به صورت بیسیم قادر به ایجاد ارتباط با رایانه است و به گونه ای طراحی شده که میتواند برای بخش تحقیقات مفهوم سازی (Contextualized Research) و رابطه ای مغز و رایانه مورد استفاده قرار گیرد. این محصول میتواند امکان دسترسی به آرایه های متراکم و باکیفیت از اطلاعات EEG را فراهم کند و با کمک نرم افزاری قدرتمند این اطلاعات را به رایانه منتقل کند. یکی از مزیتهای این محصول آن است که بدون نیاز به ژل قابل استفاده است اما حسگرهای آنها باید مرطوب بوده و از محلول نمکی در آن استفاده کرد. در این محصول از یک بلوتوث هوشمند به عنوان پل ارتباطی استفاده شده است.

EMOTIV Insight

این محصول برای رصد سلامت شناختی مغز و بهینه سازی عملکرد آن ساخته شده است. این هدست ۵ کاناله میتواند امواج مغز را دریافت کرده و آنها را به داده های معنیدار ترجمه کند. بسیاری از صنایع الکترونیک پیشرفته میتوانند از این محصول برای ایجاد سیگنال های قوی و مناسب استفاده کنند. حسگرهای این محصول از جنس پلیمر است و قادر به ایجاد هدایت الکتریکی بالایی است. یکی از مزایای این حسگر، امکان خشک کار کردن آن است. وجود سامانه زیست حسگری پلیمری آبگریز موجب شده تا نیاز به موادی نظیر ژل یا محلولهای نمکی نباشد به طوریکه این حسگرها، رطوبت لازم را از محیط دریافت میکنند.
این شرکت در سال ۲۰۰۳ توسط چند کارآفرین استرالیایی تأسیس شده است.

 

درمان اختلال نقص توجه کودکان بیش فعال با BCI


محققان کشور در دانشگاه اصفهان برای درمان اختلال نقص توجه کودکان بیشفعال اقدام به ساخت واسط مغز و رایانه مبتنی بر بازی کامپیوتری جدی کردند.
ساخت این واسط مغز و رایانه انجام شده است و نحوه عملکرد آن نیز به این صورت است که الکترودهای خشک آن روی سطح پوست سر قرار میگیرند سپس سیگنالهای الکتریکی فرد توسط سیستم ثبت و پردازش میشود. با این اطلاعات میتوان میزان سطح توجه فرد را نیز استخراج کرد و با استفاده از میزان سطح توجه برای کنترل یک بازی کامپیوتری استفاده کرد.


در واقع بالانگهداشتن سطح توجه در کودکان بیشفعال در قالب یک بازی کامپیوتری اتفاقی است که رخ میدهد. بازیهای کامپیوتری روی افراد بیشفعال تأثیر بیشتری دارند و زمانی که صرف انجام این بازیها میشود سطح تمرکز و توجه این افراد بالاتر است.


هدف از ساخت این بازی تنها سرگرمی نیست، این واسط مغز و رایانه و بازی ساخته شده و تستهای آن نیز روی دانشجویان سالم با موفقیت انجام شده است. انجام تست ها نشان داد که در طول جلسات سطح توجه روند افزایشی داشته و پتانسیل پیادهسازی روی کودکان بیش فعال را دارد. همچنین در این پژوهش مطالعات سیستم های تجاری سازی که با این هدف در دنیا کاربرد داشته انجام شد. در ادامه این پژوهش قصد ترکیب انجام تستهای شناختی است.

 

راه رفتن یک معلول فلج کامل به کمک واسط مغز – رایانه و محرکه های ماهیچه


یک فرد معلول پایینتنه در کالیفرنیا توانست نخستین گامها را روی پای خود بردارد. برای نخستین بار در جهان پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا خبر از راهرفتن یک مرد فلج به کمک یک واسط مغز – رایانه متصل به محرکه های ماهیچه های پا را دادند. این فناوری میتواند به خوبی عصب های آسیبدیده را دور بزند و مهمتر از همه آنکه این کار را بدون نیاز به روش های تهاجمی مانند جراحی و تنها باEEG  و الکترودهای معمولی چسبیدنی انجام دهد.


این مرد معلول پنج سال پیش در پی حادثهای دچار قطع کامل نخاع شد اما همچنان توانایی تولید امواج مغزی را برای تحریک محرکه های ماهیچه ای دارد. دستیابی به این توانایی نیازمند تمرین ذهنی و روشهای ویژه توانبخشی است. با این حال او به کمک طناب های نگهدارنده و عصا برای تحمل وزن خود توانست حدود چهار متر را در یک مسیر مستقیم طی کند.


آنچه ذکر شد دستاورد بزرگی است که میتواند معلولان فلج نخاعی را به درمان امیدوار کند. افزون بر این باید در نظر داشت که این دستاورد نتیجه برداشتن نخستین گامها برای استفاده از این فناوری در درمان فلج نخاعی است. این فناوری پتانسیل های زیادی برای اثربخشی بیشتر را نیز دارد.

 

آینده BCI


– پیشبینی میشود بازار جهانی BCI در طول سالهای ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۰ به دلیل افزایش پذیرش در بخشهای کلیدی مانند مراقبتهای بهداشتی و صنعت بازی، با رشد سالانه ۵/۱۱ درصد به۴۶/۱ میلیارد دلار برسد.


– بازار فناوری غیرتهاجمی  BCI طی سالهای ۲۱۴ تا ۲۰۲۰ رشد۳/۱۵ درصدی خواهد داشت.


– بهدلیل استانداردهای بالا زندگی در منطقه آمریکای شمالی، به ویژه سراسر ایالات متحده و کانادا، رشد سریعی در بخش برنامه های کاربردی کنترل هوشمند پیشبینی میشود که بیشترین رشد درآمدی این حوزه در سطح جهانی نیز است.


– در بازارهای آسیا و اقیانوس آرام نیز رشد چشمگیری برای سیستمهای فناوری BCI پیشبینی میشود.

۰
برچسب ها :
نویسنده مطلب حسین
کارشناس مهندسی پزشکی - توسعه دهنده سیستم های پردازش تصویر