Bilim insanları, bir bilim kurgu filminde pek de yakışmayan bir şeye yaklaşıyor: Dokunmayı algılayabilen ve kullanıcılara iletebilen biyonik uzuvlar.
Bu hafta yayınlanan yeni bir çalışmada araştırmacılar, bugüne kadar görülen en karmaşık dokunma hislerini yeniden üretebildiği bildirilen biyonik bir el sistemini piyasaya sürdü. Kortikal Biyonik Araştırma Grubundaki bilim insanları, omurilik yaralanması olan gönüllüler tarafından test edilen yeni beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) cihazını geliştirdi.
Bir dizi deneyde araştırmacılar, gönüllülerin biyonik uzuvlarıyla karmaşık görevleri yerine getirmelerine olanak tanıyan hareket, eğrilik ve oryantasyona bağlı duyuları tercüme edip aktarmayı başardılar. Araştırmacılar, cihazlarının artık yeni bir yapay dokunma seviyesine ulaştığını söylüyor.
Protez ve biyonik uzuv teknolojisinde son yıllarda bazı önemli ilerlemeler kaydedildi, ancak bu uzuvlar şu anda insan dokunuşunun karmaşık doğasına tam olarak yaklaşmaktan hala çok uzakta. Bazı bilim adamları bu boşluğu kapatmak için beynin somatosensoriyel korteksinin intrakortikal mikrostimülasyonunu (ICMS) kullanmaya başladılar, çünkü deneyler bu tür uyarıların insanların cildinde canlı dokunma duyuları üretebildiğini gösterdi. Ancak araştırma araştırmacısı Giacomo Valle’ye göre, ICMS ile yapılan ilk girişimler büyük ölçüde duyunun yerini ve yoğunluğunu yeniden üretmeye odaklanmıştı. Ancak bir şeyi hissetmenin sadece bu iki yönünden çok daha fazlası var.
“Temas konumu ve kuvveti kritik geri bildirim bileşenleri olsa da dokunma duyusu bundan çok daha zengindir; aynı zamanda doku, malzeme özellikleri, yerel hatlar ve nesnelerin cilt üzerindeki hareketi hakkında bilgi de iletir. Bu zengin duyumlar olmadan yapay dokunuş son derece yoksul kalacaktır” dedi Valle Gizmodo’ya. Yeni çalışmalarında, yayınlandı perşembe BilimValle ve ekibi ICMS ile çok önemli bir adım daha ileri gittiklerine inanıyor.
Araştırmacılar deneyleri için omurilik yaralanması olan iki kişiyi işe aldılar. Gönüllülere ilk olarak beynin elleri ve kolları yöneten duyusal ve motor bölgelerine beyin implantları verildi. Bu implantlar aracılığıyla araştırmacılar, gönüllülerin felçli uzuvlarını kullanmayı düşündükleri sırada beyinleri tarafından üretilen farklı elektriksel aktivite modellerini kaydetti ve ardından deşifre etti. Gönüllüler daha sonra biyonik bir uzuv görevi gören bir BCI cihazına bağlandı. Gönüllüler, beyin implantlarıyla iletişim kuran sensörlerle donatılmış uzuvları yalnızca düşünceleriyle kontrol edebildiler. Araştırmacılar daha sonra dokunmayla ilgili daha karmaşık duyuları biyonik uzuv aracılığıyla gönüllülerin beyin implantlarına tercüme edebildiler ve gönderebildiler.
“Bu çalışmada, araştırma ilk kez beyin-bilgisayar arayüzleri alanında daha önce yapılmış olan her şeyin ötesine geçti; beyin-bilgisayar kullanan bir katılımcıya oryantasyon, eğrilik, hareket ve 3 boyutlu şekillerle ilgili dokunsal duyular aktardık. Kontrollü biyonik uzuv,” dedi Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden biyonik araştırmacısı Valle. “Beyindeki küçük elektrotları kullanarak mikrostimülasyon yoluyla bu ‘dokunsal mesajları’ yazmanın bir yolunu bulduk ve karmaşık duyuları kodlamanın benzersiz bir yolunu bulduk. Bu, biyonik el kullanırken daha canlı duyusal geri bildirim ve deneyime olanak sağladı.”
Gönüllüler yalnızca bir nesnenin kenarına dokunmak gibi daha katmanlı hisleri hissetmekle kalmadılar.—bu hisler sanki kendi ellerinden geliyormuş gibi hissettiler. Eklenen girdinin, gönüllülerin biyonik uzuvla bir nesneyi bir yerden başka bir yere taşımak gibi karmaşık görevleri daha doğru bir şekilde yerine getirmelerini kolaylaştırdığı da görüldü. Valle, bu zenginliğin “el becerisi, manipülasyon ve insan eline özgü son derece boyutlu bir dokunma deneyimi seviyesine ulaşmak için çok önemli olduğunu” söyledi.
Araştırmacılar, bunların henüz erken günler olduğunu belirtiyor. Valle, araştırmacıların artık kodlayıp kullanıcıya iletebileceği duyuları gerçek anlamda yakalamak için protez deri gibi daha karmaşık sensörlere ve robot teknolojisine ihtiyaç duyulacağını söylüyor; ayrıca, duyuların çeşitliliğini artırmak için daha gelişmiş beyin implantlarına da ihtiyaç duyulacağını söylüyor. uyarılabilir. Ancak Valle ve ekibi bu tür ilerlemelerin sağlanabileceğinden ve gerçek anlamda insan hissi veren biyonik bir uzvun olasılık dahilinde olduğundan umutlu.
“Birçok zorluk devam etse de, bu son çalışma, dokunuşu geri kazanmanın yolunun daha net hale geldiğine dair kanıtlar sunuyor. Her yeni bulguyla, protez vücut parçasının sadece işlevsel bir araç değil, aynı zamanda dünyayı deneyimlemenin bir yolu olduğu bir geleceğe daha da yaklaşıyoruz” dedi.
Valle ve ekibinin araştırmasının bir sonraki aşaması, BCI sistemlerini hastaların evleri gibi daha doğal ortamlarda test etmek olacak. Nihai hedefleri ise engelli insanların bağımsızlığını ve yaşam kalitesini iyileştirmektir.
