บทความวิจัยในการดำเนินการนี้จัดทำขึ้นเพื่อ Livescience โดยร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
แม้ว่ามือของเราจะไม่ใช่อวัยวะที่สำคัญ แต่คุณสามารถจินตนาการได้ว่าต้องอยู่โดยไม่มีพวกเขาหรือไม่?
แขนขาเทียมที่ทำด้วยไม้และวัสดุอื่น ๆ อีกมากมายถูกนำมาใช้มานานหลายศตวรรษโดยมีวัตถุประสงค์ด้านสุนทรียภาพและการใช้งาน
วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันกำลังทำงานเพื่อผลิตแขนขาเทียมที่คล้ายกับคนจริง
เพื่อให้สามารถเคลื่อนไหวมือของเราก่อนอื่นเราต้องสร้างสิ่งเร้าในส่วนของสมองของเราที่เรียกว่าเยื่อหุ้มสมองมอเตอร์ สิ่งเร้าจะเดินทางไปยังไขสันหลังดำเนินการผ่านเส้นประสาทและในที่สุดก็มาถึงกล้ามเนื้อที่จำเป็นต้องเปิดใช้งานเพื่อให้สามารถเปิดปิดหรือเคลื่อนไหวอื่น ๆ ด้วยมือของเรา
เพื่อให้สามารถรู้สึกบางสิ่งบางอย่างด้วยมือของเรากระบวนการกลับด้าน ตัวรับพิเศษในผิวหนังจะถูกกระตุ้นด้วยอุณหภูมิความดันหรือความเจ็บปวด สิ่งเร้าเคลื่อนที่ผ่านเส้นประสาทไปยังไขสันหลังและจากนั้นไปที่สมอง (ไปยังเยื่อหุ้มสมองประสาทสัมผัส) ซึ่งข้อความถูกตีความ
ภาพด้านบนเผยให้เห็นเทคนิคการควบคุมสมองโดยตรงที่ไม่รุกรานสำหรับแขนขาและการตรวจจับความตั้งใจของสมอง มีหลายเทคนิคที่อนุญาตให้อ่านสิ่งเร้าทางไฟฟ้าที่ผลิตในสมอง:
- Electroencephalography (EEG) ซึ่งใช้มานานหลายปีในการวินิจฉัยโรคลมชัก สิ่งนี้ใช้ขั้วไฟฟ้าที่ไม่รุกรานบนหนังศีรษะเพื่อบันทึกกิจกรรมไฟฟ้าจากสมอง เทคนิคนี้มีราคาไม่แพงและไม่มีภาวะแทรกซ้อนทางการแพทย์ แต่ก็ไม่แน่นอน
- Electrocorticography (ECOG) ซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าในสมอง เทคนิคการรุกรานช่วยให้การอ่านดีขึ้น แต่อาจมีภาวะแทรกซ้อนทางการแพทย์มากขึ้นเช่นการติดเชื้อหรือเลือดออก
- Magnetoencephalography (MEG) ซึ่งอ่านสนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยสิ่งเร้าทางไฟฟ้านั้นไม่รุกราน แต่มีราคาแพง
- ฟังก์ชั่นใกล้กับการถ่ายภาพอินฟราเรด (FNIR) ซึ่งระบุส่วนต่าง ๆ ของสมองที่สร้างสิ่งเร้าโดยการเพิ่มปริมาณเลือดในพื้นที่นั้นตามการวัดรังสีอินฟราเรดนั้นไม่รุกรานและไม่แพง
ตอนนี้นักวิจัยได้สร้างมือเทียมที่สามารถรู้สึกและสามารถสร้างการเคลื่อนไหวของมือมนุษย์ได้หลายครั้ง เทียมประเภทนั้นทำงานร่วมกับชิปที่ฝังอยู่ในสมองและอ่านสิ่งเร้าจากเยื่อหุ้มสมองมอเตอร์ส่งและรับสัญญาณไปและกลับจากขาเทียม
สัญญาณไม่จำเป็นต้องไปที่ไขสันหลัง พวกเขาสามารถตรงจากสมองไปยังเครื่องซึ่งเป็นระบบที่เรียกว่าอินเทอร์เฟซสมองคอมพิวเตอร์ (BCI) อินเทอร์เฟซดังกล่าวมีความสำคัญมากเมื่อจัดการกับผู้ป่วยที่มีความเสียหายในไขสันหลังและไม่สามารถส่งสัญญาณผ่านได้
หนึ่งในปัญหาหลักของชิปคือมันสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไปจากการสัมผัสกับเนื้อเยื่อของมนุษย์และจำเป็นต้องเปลี่ยนทุกสองสามปีซึ่งเพิ่มความเสี่ยงของการติดเชื้อและเลือดออก
Rahmat Shoueshi ที่ University of Denver กำลังทำงานเกี่ยวกับอวัยวะเทียมที่ใช้เทคนิคการถ่ายภาพรวมเพื่ออ่านสิ่งเร้าจากสมอง
“ ทั้ง FNIR และ EEG ใช้ในระบบประสาทสัมผัสไฮบริดของเราและรวมกันพวกเขามีความสามารถที่เหนือกว่าในการมองเห็นความตั้งใจของสมองเมื่อเทียบกับ EEG เพียงอย่างเดียว” Shoueshi กล่าว "ในขณะที่เทคโนโลยีเช่น FMRI และ MEG อาจมีความไวสูงกว่าและความละเอียดที่เพิ่มขึ้น แต่ก็มีราคาแพงและต้องการอุปกรณ์ขนาดใหญ่ EEG และ FNIR นั้นมีทั้งค่าใช้จ่ายต่ำและระบบพกพาที่เหมาะสำหรับการตรวจสอบสมองแบบเรียลไทม์"
ในขณะที่ไม่สามารถถ่ายทอดการตอบรับทางประสาทสัมผัสไปยังผู้ใช้ธรรมชาติที่ไม่รุกรานเป็นข้อได้เปรียบ เทคโนโลยีนั้นปลอดภัยกว่าระบบรุกราน แต่สามารถอ่านกิจกรรมของเซลล์ประสาทในเยื่อหุ้มสมองมอเตอร์ได้อย่างถูกต้องและหลีกเลี่ยงการรบกวน (ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ไม่แน่นอน)
“ ความละเอียดของระบบการถ่ายภาพ FNIR นั้นถูก จำกัด ด้วยระยะห่างของการเปล่งแสงและองค์ประกอบที่ได้รับ” Shoueshi กล่าว "ในการออกแบบปัจจุบันของเราระยะห่างระหว่างแหล่งที่มาและเซ็นเซอร์คือหนึ่งนิ้วซึ่งเราพบว่าเพียงพอสำหรับการใช้เทคโนโลยีในปัจจุบันของเราหากจำเป็นต้องมีความละเอียดสูงกว่า FNIR เราได้สร้างและทดสอบระบบที่ทับซ้อนกันและกลุ่มเซ็นเซอร์"
ความคิดเห็นการค้นพบและข้อสรุปหรือคำแนะนำใด ๆ ที่แสดงในเนื้อหานี้เป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนมุมมองของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ดูงานวิจัยในการจัดเก็บข้อมูลการกระทำ-
