جهش بزرگ در ساخت حواس مصنوعی؛ مغز نور را حس میکند!+فیلم
دانشمندان توانستند مغز را به درک نور بهعنوان یک حس جدید آموزش دهند. آنها یک ایمپلنت نرم و بیسیم ساختهاند که با ارسال فلشهای بسیار کوچک نور، اطلاعات را مستقیما وارد مغز میکند و به حیوانات میآموزد که سیگنالهای مصنوعی تازه را درک کرده و از آنها برای تصمیمگیری و انجام رفتارهای هدفمند استفاده کنند.
فناوری جدید برای انتقال مستقیم اطلاعات به مغز
به گزارش برنا، پژوهشگران دانشگاه نورثوسترن آمریکا موفق شدهاند یک پیشرفت مهم در حوزه نوروبیولوژی و بیوالکترونیک رقم بزنند: دستگاهی بیسیم، نرم و انعطافپذیر که بدون عبور از مسیرهای حسی طبیعی بدن، الگوهای نوری را مستقیما روی قشر مغز تابانده و نورونها را تحریک میکند.
این ایمپلنت که زیر پوست سر و روی استخوان جمجمه قرار میگیرد، الگوهای دقیق و برنامهریزیشده نور را از میان استخوان عبور داده و بخشهای وسیعی از قشر مغز را هدف قرار میدهد.
آموزش مغز با الگوهای نوری
در آزمایشها پژوهشگران با استفاده از نورهای بسیار کوچک و پرفرکانس، گروههای خاصی از نورونها را در مدلهای حیوانی فعال کردند. چون نورونهای این حیوانات بهطور ژنتیکی برای پاسخدهی به نور تنظیم شده بودند، موشها خیلی سریع یاد گرفتند که هر الگوی خاص از نور به معنای یک نشانه مشخص است. آنها بدون استفاده از هیچ حس طبیعی از این سیگنالهای مصنوعی برای تصمیمگیری و انجام یک رفتار هدفمند استفاده کردند.
این دستاورد میتواند در آینده کاربردهای گستردهای داشته باشد؛ از ایجاد حس مصنوعی برای اندامهای رباتیک گرفته تا کمک به فناوریهای بینایی و شنوایی، مدیریت درد بدون دارو بازتوانی پس از آسیب یا سکته و حتی کنترل بهتر اندامهای مصنوعی با مغز.
نتایج این تحقیق ۸ دسامبر در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است.
طراحی پیشرفتهتر؛ آرایه ۶۴ میکرو LED
نسخه جدید این دستگاه به جای یک منبع نور از آرایهای شامل ۶۴ میکرو LED استفاده میکند که میتواند الگوهای بسیار متنوعی از تحریک نوری ایجاد کند. به گفته پژوهشگران ترکیبهای مختلف شدت، فرکانس و ترتیب زمانی نور، تعداد تقریباً بینهایتی از الگوها را امکانپذیر میکند.
این دستگاه در عین پیشرفتهتر بودن، همچنان بسیار کوچک و سبک است؛ تقریبا اندازه یک تمبر پستی و نازکتر از یک کارت بانکی. برخلاف ابزارهای قدیمی که وارد بافت مغز میشدند، این مدل روی استخوان جمجمه قرار گرفته و نور را از طریق آن عبور میدهد.
آموزش حیوانات برای تشخیص کدهای مغزی مصنوعی
در فرایند آزمایش موشها به گونهای مهندسی ژنتیک شده بودند که نورونهایشان به نور حساس باشد. حیوانات یاد گرفتند که یک الگوی مشخص از نور نشانه رسیدن به یک پاداش در یک قسمت خاص از محفظه آزمایش است. در هر بار تحریک، ایمپلنت یک الگوی دقیق را در چهار ناحیه متفاوت قشر مغز ارسال میکرد و موشها باید میان این الگو و الگوهای دیگر تفاوت قائل میشدند.
موشها با انتخاب مداوم مسیر صحیح نشان دادند که پیام نوری را دریافت و رمزگشایی کردهاند؛ به این ترتیب رفتار آنها بهعنوان بازخوردی برای درک حس جدید عمل میکرد.
گامهای بعدی؛ ساخت سیستمهای ادراک مصنوعی
حالا که مشخص شده مغز میتواند الگوهای نوری را بهعنوان اطلاعات معنادار تفسیر کند، پژوهشگران قصد دارند توالیهای پیچیدهتری را آزمایش کنند و ببینند مغز تا چه تعداد الگوی متفاوت را میتواند یاد بگیرد. نسخههای پیشرفتهتر این ایمپلنت ممکن است LEDهای بیشتر، فاصله کمتر بین آنها، پوشش وسیعتر قشر مغز و حتی طول موجهای جدید برای دسترسی به نواحی عمیقتر مغز داشته باشند.
این دستاورد میتواند مسیر ایجاد حسهای مصنوعی و ارتباط مستقیمتر میان مغز و فناوری را متحول کند.
انتهای پیام/
