تُحدث الروبوتات المساعدة وواجهات الدماغ والحاسوب (BCIs) تحولاً سريعاً في كيفية استعادة الأشخاص ذوي الإعاقة لاستقلاليتهم، وتُمكّن هذه التقنيات المستخدمين من التحكم في الأجهزة الخارجية، مثل الأطراف الاصطناعية أو الأطراف الروبوتية، باستخدام إشارات الدماغ بدلاً من حركات العضلات.

في حين أظهرت واجهات الدماغ والحاسوب (BCIs) التدخلية تحكماً دقيقاً، إلا أنها تتطلب جراحةً وصيانةً طويلة الأمد، وهذا يحد من استخدامها لمجموعة صغيرة من المرضى.

وأحرز باحثون في جامعة كارنيغي ميلون تقدماً كبيراً في تقنية واجهات الدماغ والحاسوب غير التدخلية، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".

وباستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، تمكّنوا من التحكم الفوري والمتمحور حول التفكير في يد روبوتية على مستوى الأصابع الفردية.

التعلم العميق 

وطوّر الفريق، بقيادة البروفيسور بن هي، نظاماً يتيح للمستخدمين التحكم في أصابع الروبوت بمجرد تخيل حركتها، وتمكن المتطوعون من أداء مهام بإصبعين أو ثلاثة أصابع دون تحريك عضلة.

وقال بن هي، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في جامعة كارنيغي ميلون: "في دراستنا، تمكن المشاركون من أداء مهام تحكم متعددة الأصابع بنجاح بمجرد التفكير فيها".

ويترجم النظام إشارات تخطيط كهربية الدماغ إلى حركات أصابع آلية باستخدام استراتيجية فك تشفير التعلم العميق، وتم ضبط شبكة عصبية لفك تشفير نية المستخدم الحركية باستمرار وبدقة، متجاوزاً بذلك القيود المكانية لأساليب تخطيط كهربية الدماغ التقليدية.

وأشارت الدراسة إلى أنه "تم تحقيق ذلك بمساعدة استراتيجية فك تشفير جديدة للتعلم العميق وآلية ضبط شبكي دقيقة لفك التشفير المستمر من إشارات تخطيط كهربية الدماغ غير الجراحية ويمهد الطريق للتفاعل الطبيعي ".

وأمضى بن هي أكثر من عقدين في تطوير واجهات الدماغ والحاسوب غير الجراحية.

 وكان مختبره رائداً بالفعل في أول رحلة لطائرة بدون طيار، وحركة ذراع آلية، والتحكم الآلي باليد، وكلها مدعومة بتخطيط كهربية الدماغ.

وعلى عكس واجهات الدماغ والدماغ المزروعة جراحيًا، فإن هذا النظام خارجي، وخالٍ من المخاطر، وقابل للتكيف مع مختلف البيئات، وهذا يُوسّع نطاق استخدامه ليشمل شريحة أوسع بكثير من السكان، بما في ذلك الأفراد الذين يعانون من إعاقات حركية أو المتعافين من الإصابات.

وإلى جانب إعادة التأهيل الطبي، فإن القدرة على التحكم في الأيدي الروبوتية بهذه الدقة تفتح الباب أمام مجموعة واسعة من المهام، مثل الكتابة أو التعامل مع الأشياء الصغيرة بأقل جهد بدني.

ويُحاكي النظام البراعة الطبيعية للأيدي البشرية، وهو هدف طال انتظاره في مجال الأطراف الاصطناعية، مع استمرار الفريق في تحسين نظامهم، يهدفون إلى توسيع قدراته لمهام أكثر تعقيدا.

وتُسلّط الدراسة الضوء أيضاً على قوة التعاون متعدد التخصصات، الذي يجمع بين علوم الأعصاب والهندسة والذكاء الاصطناعي، لحل تحديات العالم الحقيقي، ومع المزيد من التطوير، يُمكن لواجهات الدماغ والدماغ غير الجراحية أن تُعيد تعريف كيفية دمج التقنيات المُساعدة في حياة الناس، ليس فقط باستعادة الوظائف المفقودة، بل بتقديم امتدادات بديهية لجسم الإنسان.