لأول مرة عالميا.. تحريك يد روبوتية بالأفكار فقط دون استخدام العضلات

تحدث تقنيات الروبوتات المساعدة وواجهات الدماغ والحاسوب (BCIs) تحولا ثوريا في استعادة الاستقلالية للأشخاص ذوي الإعاقة.

وتمكّن هذه التقنيات المستخدمين من التحكم في الأجهزة الخارجية، مثل الأطراف الاصطناعية والروبوتية، عبر إشارات الدماغ بدلا من الاعتماد على حركات العضلات. ومع أن واجهات الدماغ والحاسوب المزروعة جراحيا (الداخلية) توفر تحكما دقيقا، إلا أن الحاجة إلى الجراحة والصيانة طويلة الأمد تحد من استخدامها على نطاق واسع.

وبهذا الصدد، أحرز فريق من الباحثين في جامعة Carnegie Mellon الأمريكية تقدما ملحوظا بتطوير واجهات دماغ وحاسوب غير جراحية، تعتمد على تخطيط كهربية الدماغ (EEG) للتحكم الفوري في يد روبوتية تتحرك، حتى على مستوى أصابع اليد الفردية.

وقاد البروفيسور، بن هي، فريقا بحثيا طور نظاما يمكّن المستخدمين من تحريك أصابع اليد الروبوتية بمجرد تخيل حركتها، دون الحاجة لتحريك أي عضلة.

وقد تمكن المتطوعون من أداء مهام باستخدام إصبعين أو 3 أصابع فقط بالتفكير.

ويعمل النظام على ترجمة إشارات تخطيط كهربية الدماغ إلى حركات دقيقة لأصابع اليد الروبوتية، باستخدام شبكة عصبية مدربة على فك تشفير نية المستخدم الحركية بشكل مستمر وبدقة عالية، متجاوزة القيود المكانية لأنظمة EEG التقليدية.

وأوضحت الدراسة أن هذا الإنجاز تحقق بفضل استراتيجية فك تشفير جديدة للتعلم العميق وآلية ضبط شبكي متقدمة.

ويوضح بن هي، الذي أمضى أكثر من عقدين في تطوير واجهات الدماغ والحاسوب غير الجراحية حيث كان مختبره من الأوائل في تطبيق هذه التقنيات على الطائرات بدون طيار والأذرع الآلية والتحكم في اليد، أن تحسين وظيفة اليد يمثل أولوية قصوى لكل من ذوي الإعاقات الجسدية والأشخاص الأصحاء، إذ يمكن حتى للمكاسب الصغيرة أن تحسّن جودة الحياة بشكل ملموس.

وعلى عكس الواجهات المزروعة جراحيا، يتميز النظام الجديد بكونه خارجيا، خاليا من المخاطر، وقابلا للتكيف مع بيئات مختلفة، ما يوسع دائرة مستفيدي هذه التقنية لتشمل شريحة أوسع من المستخدمين، بما في ذلك المعاقين حركيا والمتعافين من الإصابات.

وأشار بن هي إلى أن "الرؤى المستقاة من الدراسة تحمل إمكانات كبيرة لتعزيز الأهمية السريرية لهذه الواجهات وتمكين تطبيقها على نطاق أوسع".

ولا تقتصر فائدة هذه التقنية على إعادة التأهيل الطبي، بل تفتح المجال أمام مهام دقيقة مثل الكتابة والتعامل مع الأشياء الصغيرة بسهولة وأقل مجهود بدني.

ويمكّن النظام المستخدم من محاكاة البراعة الطبيعية لليد البشرية، وهو هدف طال انتظاره في مجال الأطراف الاصطناعية.

ويخطط الفريق لتوسيع قدرات النظام ليتحكم في مهام أكثر تعقيدا في المستقبل.

نشرت الدراسة في مجلة Nature Communications.