به گزارش آنی غذا به نقل از ایسنا، محققان چینی از ایمپلنت های مغزی الهام گرفته از کیریگامی رونمایی کردند که با بافت متحرک، خم می شوند.
کیریگامی(kirigami) گونه ای از اوریگامی است که از ژاپن سرچشمه گرفته و در آن بجای تنها تا کردن کاغذ، با بریدن کاغذ به ساختن اثر می پردازند.
پژوهشگران چینی یک ایمپلنت مغزی جدید نرم و کشسان را با الهام از هنر اوریگامی توسعه داده اند که برای حرکت همراه با مغز طراحی شده است تا بجای این که سفت و سخت بماند، بتواند به انقلابی در فناوری رابط مغز و رایانه(BCI) کمک نماید.
این ایمپلنت جدید با استفاده از تکنیکی به نام کیریگامی توسعه داده شده است. این تکنیک شامل استفاده راهبردی از برش ها و تا زدن ها برای ایجاد چارچوب های سه بعدی پیچیده است.
ایده پشت استفاده از این تکنیک این است که با یک ورق صاف آغاز کنید و برش هایی را در مکانهای مختلف اضافه کنید تا هنگام کشش یا تا شدن، ورق به صورت سه بعدی تبدیل گردد. مهندسان این هنر را دوست دارند، برای اینکه به مواد صاف اجازه می دهد بدون شکستن، کشیده، خم و پیچیده شوند.
هم اکنون، رابط های مغز و رایانه(BCI) مانند آنهائیکه توسط شرکت نورالینک(Neuralink) توسعه یافته اند، برای ثبت سیگنال های عصبی از رشته های الکترود کوچکی که در مغز قرار می گیرند، استفاده می نمایند. با این وجود، آنها تمایل به سخت شدن دارند که این یک مشکل است، برای اینکه مغز دائماً بر اثر ضربان قلب و هنگام تنفس حرکت می کند.
پژوهشگران در مقاله خود نوشتند: توسعه رابط های مغز و کامپیوتر احتیاج به آرایه های میکروالکترود قابل کاشت دارد که بتوانند با نورون های گوناگون در مقیاس های مکانی و زمانی بزرگ ارتباط برقرار کنند. به همین دلیل، BCIها تمایل دارند بمرور زمان تغییر مکان دهند یا جمع شوند که کیفیت سیگنال را می کاهد. آنها همین طور می توانند موجب التهاب یا لطمه بافتی شوند که اصلا ایده آل نیست.

ایمپلنت های مغزی الهام گرفته از اوریگامی

در سال ۲۰۲۴ بود که گزارش شد نخستین ایمپلنت انسانی «نورالینک» بعد از جابجایی خیلی از رشته ها از موقعیت خود، عملکرد قابل توجهی را از دست داد. این یکی از بزرگترین پاشنه های آشیل برای BCIها است.
فانگ یینگ(Fang Ying)، محقق ارشد مؤسسه تحقیقات مغز چین می گوید: ما حدود چهار سال پیش دریافتیم که الکترودهای منعطف به سبب حرکت مغز، ریسک حقیقی جمع شدن دارند.
وی ادامه داد: این امر ما را بر آن داشت تا رویکرد های جدیدی را برای کاهش خطر بیرون کشیدن الکترودها هنگامی که یک سر آن به مغز متصل و سر دیگر آن به جمجمه ثابت شده است، بررسی نماییم.
تیم آکادمی علوم چین جهت کمک به حل این مشکل تصمیم گرفت تکنیک باستانی تا کردن کاغذ ژاپنی را بجای استفاده از نخ ها، به نخ های الکترود BCI مارپیچی تبدیل کند.
این مساله مهم می باشد، برای اینکه مارپیچ ها می توانند کشیده و فشرده شوند و با این وجود حرکت را بجای مقاومت در مقابل آن، جذب کنند. آنها همین طور می توانند فشار مکانیکی روی بافت مغز را کاهش دهند.
این BCI جدید هنگام کاشت، روی یک لایه هیدروژل نیز قرار می گیرد. این امر به کاهش اصطکاک، کاهش لطمه بافتی در حین استقرار و بعنوان یک حائل در مقابل حرکت مغز کمک می نماید.

ایمپلنتی که با مغز حرکت می کند

پژوهشگران توضیح می دهند که این امر به الکترودها کمک می نماید تا بجای این که به صورت سفت و سخت به مغز بچسبند، روی آن شناور شوند.
نتایج تعجب آور بود. هنگامی که این تیم روی میمون های ماکاک که مغزشان از نظر ساختار خیلی شبیه به مغز انسان است، آزمایش کرد، متوجه شد که رابط مغز و کامپیوتر اوریگامی جدید قادر به ثبت همزمان فعالیت بالاتر از ۷۰۰ نورون قشر مغز است.
این رابط مغز و کامپیوتر جدید توانست ناحیه نسبتاً بزرگی از مغز را پوشش دهد، ثبت های سیگنال های پایدار را حفظ کند و همین طور در مقایسه با طرح های سنتی تر، جابجایی قابل توجهی کمتری نشان داد.
این مساله مهم می باشد، برای اینکه رابط های مغز و کامپیوتر معمولا کاربردهایی مانند کمک به بیماران فلج در کنترل اندام های رباتیک دارند. آنها همین طور می توانند برای بازیابی گفتار، درمان اختلالات عصبی و بطور بالقوه بهبود قدرت شناختی انسان استفاده شوند.
اگر رابط بتواند همگام با مغز حرکت نماید، اتصال را از دست نمی دهد، موجب التهاب نمی شود و به مغز لطمه نمی رساند و در نهایت دوام طولانی مدت آن محدود نخواهد شد.
ازاین رو اگر این رویکرد جدید الهام گرفته از کیریگامی بتواند بر این مشکل غلبه کند، برای آینده این فناوری خیلی مهم خواهد بود.
این مطالعه در مجله Nature Electronics انتشار یافته است.

به طور خلاصه ایده پشت استفاده از این تکنیک اینست که با یک ورق صاف آغاز کنید و برش هایی را در مکانهای مختلف اضافه کنید تا هنگام کشش یا تا شدن، ورق به شکل سه بعدی تبدیل گردد. محققان در مقاله خود نوشتند: توسعه رابط های مغز و کامپیوتر نیاز به آرایه های میکروالکترود قابل کاشت دارد که بتوانند با نورون های متعدد در مقیاس های مکانی و زمانی بزرگ ارتباط برقرار کنند. این مطالعه در مجله Nature Electronics منتشر شده است.

منبع: آنی غذا