اسکلت خارجی قابل کنترل با ذهن: سایبورگ‌هایی برای کمک به معلولین

شاید ما واقعا در حال تجربه بخش‌هایی از آینده هستیم! ابزار جدیدی که با نام MindWalker عرضه شده و در حال حاضر توسط کمیسیون اروپا مورد بررسی قرار می‌گیرد، به زودی این امکان را برای معلولین (و کسانی که گرفتار سندرم قفل‌شدگی هستند) فراهم می‌آورد که روی پای خود بایستند و تنها با تمرکز و استفاده از ذهن‌شان حرکت کنند.

این دستگاه حاصل سه سال تلاش گروهی از پژوهشگران دانشگاه آزاد بروکسل (Free University of Brussels ) برای ساخت یک اسکلت بیرونی موتوردار است که توسط ذهن قابل کنترل باشد. البته کنسرسیومی شامل پژوهشگرانی از شرکت‌ها و دانشگاه‌های بزرگ نیز در به ثمر رسیدن این پروژه همکاری داشته‌اند. این دستگاه خود از سه بخش تشکیل شده و در واقع حاصل ترکیب دو پروژه متفاوت است.

حاصل پروژه نخست که ساده‌تر و معمول‌تر به نظر می‌رسد، یک اسکلت بیرونی است که به گونه‌ای طراحی شده که می‌تواند وزن یک فرد بالغ را تحمل کرده و در حین راه رفتن او را متعادل نگاه دارد. این سیستم می‌تواند خود را با فرم‌های مختلف قدم برداشتن تطبیق دهد. یک سیستم کامپیوتری نیز در این اسکلت تعبیه شده که می‌تواند موانع را تشخیص دهد.

هدف پروژه دوم ساخت ابزاری برای کنترل اسکلت بیرونی به کمک ذهن و امواج مغزی است. محصول این پروژه یک سیستم «خواندن ذهن» و یک محیط «واقعیت مجازی» برای تمرین دادن سیستم خواندن ذهن است. کاربران در واقع MindWalker را به کمک یک کلاه EEG کنترل می‌کنند که فعالیت‌های الکتریکی مغز را در نواحی مختلف جمجمه اندازه‌گیری می‌کند. تیم سازنده سیستم آن را رابط کامپیوتری مغزی/عصبی (Brain/Neural Computer Interface) یا به اختصار BNCI می‌نامند. همان‌طور که پیشتر اشاره شد، این سیستم غیرتهاجمی از یک کلاه EEG خشک استفاده می‌کند که استفاده از آن به ژل‌های خاص و یا جراحی نیازی ندارد. این کلاه به یک تقویت‌کننده یا آمپلیفایر متصل است تا امواج مغزی را تقویت کند تا سیگنال‌های دریافتی توسط کامپیوتر دقیق‌تر باشند. این سیستم هنوز کامل نشده است. در صورت کامل شدن راه‌های متعددی برای کنترل اسکلت از طریق مغز وجود خواهد داشت. یکی از راه‌هایی که هم‌اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرد براساس عینکی کار می‌کند که تعدادی دیود چشمک‌زن روی هر شیشه آن تعبیه شده است.

هلن تامسون، در مقاله‌ای که برای New Scientist نوشته این‌گونه توضیح می‌دهد:

هر مجموعه از این دیودها با فرکانس متفاوتی در میدان دید کاربر روشن و خاموش می‌شوند. این نورها توسط بخشی از مغز پردازش می‌شوند که occipital cortex نام دارد. اندازه‌گیری [فعالیت الکتریکی] این ناحیه از مغز می‌تواند نشان دهد که کاربر (در تصویر توماس هولینگر از دانشگاه بروکسل) به دیودهای سمت چپ توجه کرده یا به دیودهای سمت راست. او به من نشان داد که توجه به دیودهای سمت چپ باعث راه رفتن اسکلت و توجه به دیودهای سمت راست باعث توقف آن می‌شود. تمام این اتفاقات در زمانی کمتر از یک ثانیه رخ می‌دهد.

این سیستم برای درک فعالیت‌های مغزی به آموزش نیاز دارد. بخش دوم این پروژه ساخت یک محیط شبیه‌سازی شده است که کاربر بتواند پیش از تعامل مستقیم با اسکلت خارجی قسمت خواندن ذهن را با سیستم مغزی خود هماهنگ کند. این سیستم مسیری متشکل از موانع مختلف را شبیه‌سازی می‌کند تا کاربر با عبور از میان آن‌ها BNCI را آماده کند.

یکی از مشکلات عمده چنین سیستمی این است که حرکت اسکلت خارجی معمولا نویزهای الکتریکی ایجاد می‌کند که با سیگنال‌های EEG‌ تداخل کرده و آن‌ها را غیرقابل خواندن می‌کنند. به همین دلیل این تنها راه کنترل اسکلت نیست. راه‌حل موقتی کنونی استفاده پدهای حساس به فشار در طرفین اسکلت است. به این ترتیب کاربر با خم کردن بالاتنه و ایجاد فشار به طرفین، پاهای اسکلت را به صورت جداگانه به حرکت در می‌آورد. تامسون در ادامه مقاله‌اش می‌افزاید:

بنابراین به جای کنترل ذهنی، کاربر می‌توانند با حرکت دادن بالاتنه‌اش راه برود. با خم شدن به چپ، سنسور فشاری که درست بالای کفل او نصب شده است حرکت را حس کرده و پای مخالف اسکلت خارجی را به حرکت در می‌آورد. با تکرار این کار در جهت مخالف راه رفتن انجام می‌شود. امتحان کننده دستگاه (آنتونیو ملیلو که یک معلول است) می‌گفت: «این کار حسی فوق‌العاده دارد! مساله تنها راه رفتن نیست. بلکه توانایی صاف ایستادن نیز هست!»

دو روز پس از بازدید من، تیم توسعه‌دهنده پروژه توانستند به فرکانس مناسبی از دیودها دست یابند که کمتر تحت تاثیر نویزهای بخش مکانیکی قرار می‌گیرد و فیلمی از یکی از پژوهشگران را تهیه کردند که تنها به کمک ذهن‌اش اسکلت را کنترل می‌کرد.

اگر این سیستم کنترل به کمک ذهن تکمیل شود، امکانات بیشتری برای کنترل کل اسکلت در اختیار کاربر خواهد بود. مثلا شاید بخش خواندن ذهن بتواند تفاوت میان حرکت کند و تند را تشخیص دهد. در این صورت سرعت حرکت را می‌توان تنها با فکر کردن به شیوه‌ای متفاوت تنظیم کرد.

کمیسیون اروپا تا کنون 2.75 میلیون یورو اعتبار را ظرف این سه سال به این پروژه تزریق کرده است. البته این پروژه هنوز هم تا تجاری شدن راه درازی در پیش دارد و پیش‌بینی می‌شود عرضه نسخه کامل نهایی به ۵ سال زمان احتیاج داشته باشد. پژوهشگران در این فکر هستند که در آینده با کمتر کردن وزن دستگاه، نرم‌تر کردن حرکات آن و استفاده از چهارچوبی ظریف‌تر که مثلا بتواند در یک شلوار معمولی پنهان شود پروژه را برای استفاده عمومی بهینه‌تر کنند. آن‌ها همچنین به دنبال جایگزین مناسب‌تری برای عینک و مجموعه دیودهای چشمک زن می‌گردند.

منابع(+و+)