DURHAM, N. C. - Xarici cihazları idarə etmək üçün beyin siqnallarından istifadənin mümkünlüyü ilə bağlı ilk insan araşdırmalarında Duke Universiteti Tibb Mərkəzinin tədqiqatçıları bildirirlər ki, elektrod massivləri bu cür cihazları idarə etmək üçün lazımlı siqnallar təmin edə bilir. Tədqiqat qrupu indi iflic olan insanlara yalnız beyin siqnallarından istifadə edərək "neyroprostetik" və digər xarici cihazları idarə etməyə imkan verən prototip cihazların yaradılması üzərində işləyir.
Yeni tədqiqatlar beyin-maşın interfeyslərinin insanlar tərəfindən tətbiqinin mümkün olduğuna dair prinsipin ilkin sübutunu təqdim etsə də, tədqiqatçılar bu cür neyroprostetik cihazların mövcud olmasından əvvəl uzun illər inkişaf və klinik sınaq tələb olunacağını vurğulayırlar.
Neyrocərrah və neyrobiologiya professoru Dennis Turner, M. D. və neyrobioloq Miguel Nicolelis, M. D. başçılıq etdiyi tədqiqat qrupu öz nəticələrini Neyrocərrahiyyə jurnalının 2004-cü il iyul sayında dərc edəcək. Tədqiqat qrupunun əsas üzvləri arasında neyrocərrahiyyə rezidenti və tədqiqatın aparıcı müəllifi M. D. Parag Patil və neyrobiologiya üzrə doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı, Ph. D. Xose Karmena da var. Tədqiqat Müdafiə Qabaqcıl Tədqiqat Layihələri Agentliyi və Milli Səhiyyə İnstitutu tərəfindən dəstəklənib.
Tədqiqat Nicolelis laboratoriyasında meymunların yalnız beyin siqnallarından istifadə edərək robot qolunu idarə etməyi öyrəndiyi əvvəlki tədqiqatlara əsaslanır.
İlkin insan tədqiqatlarında Patil və həmkarları Parkinson xəstəliyinin simptomlarını və titrəmə pozğunluqlarını aradan qaldırmaq üçün həyata keçirilən əməliyyatlar zamanı 32 mikroelektroddan ibarət massivlərdən elektrik siqnallarını qeyd ediblər. Bu cərrahi prosedurlar müntəzəm olaraq beyinə elektrodların yerləşdirilməsini və sonra xəstənin simptomlarını aradan qaldırmaq üçün kiçik elektrik cərəyanları ilə beynin stimullaşdırılmasını əhatə edir. Əməliyyat zamanı xəstələr oyaqdırlar və neyrocərrahlar daimi elektrodların beyindəki optimal yerə yerləşdirilməsini təmin etmək üçün adətən beyin siqnallarını qeyd edirlər.
Neyrocərrahiyyədə bildirilən təcrübələrdə tədqiqatçılar cərrahi əməliyyata sadə bir əl işi əlavə etdilər. Beyin siqnalları yeni 32 kanallı elektrod massivindən istifadə edilməklə qeydə alınarkən, 11 könüllü xəstədən əl ilə idarə olunan video oyunu oynamaları istəndi.
Sonradan bu təcrübələrdən gələn siqnalları təhlil edən komanda, siqnalların əl hərəkətlərini proqnozlaşdırmaqda faydalı ola biləcək kifayət qədər məlumatı ehtiva etdiyini tapdı. Bu cür proqnoz xarici cihazları idarə etmək üçün neyron siqnallardan etibarlı şəkildə istifadə etmək üçün zəruri şərtdir.
"Təcrübələrdəki məhdudiyyətlərə baxmayaraq, analitik modelimizin xəstələrin hərəkətlərini kifayət qədər yaxşı proqnozlaşdıra biləcəyinə təəccübləndik" dedi Nicolelis. “Hər bir xəstə haqqında cəmi beş dəqiqəlik məlumatımız var idi, bu müddət ərzində onları tapşırığa öyrətmək bir və ya iki dəqiqə çəkdi. Bu onu göstərir ki, klinik sınaq irəlilədikcə və biz uzun müddət implantasiya edilən elektrod massivlərindən istifadə etdikcə, xarici cihazlar üçün işlək idarəetmə sisteminə nail ola bilərik "dedi.
Dük tədqiqatçıları bildiriblər ki, digər tədqiqatçılar fərdi şəkildə implantasiya edilmiş elektrodların kompüter ekranında kursoru idarə etmək üçün istifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirsələr də, mürəkkəb xarici cihazlar böyük elektrod massivlərindən məlumat tələb edir.
Nicolelisə görə, ilkin insan tədqiqatları ilə meymun tədqiqatları arasındakı digər əsas fərq, insan xəstələrdə qeydlərin kortikal səthdən çox, beyinə daha dərindən, subkortikal strukturlara daxil edilmiş elektrodlardan aparılmasıdır.
"Bu, insanın təkcə kortikal bölgələrdən deyil, həm də subkortikal bölgələrdən də məlumat çıxara biləcəyini göstərir" dedi Nicolelis. "Bu, gələcəkdə protez cihazı idarə etmək üçün neyron məlumatlarının seçilməsi üçün daha çox variantların olacağını göstərir" dedi.
Törnerə görə, insan üzərində klinik tədqiqatlara keçmək bir sıra çətinliklər yaradır. Məsələn, o, meymunlarla bağlı məlumatların beyin qabığının səthinə bərkidilmiş elektrodlardan əldə edildiyini söylədi.
"Biz ilkin olaraq subkortikal elektrodlardan istifadə etdik, çünki onlar daha dayanıqlıdırlar, çünki daha dərinə gömülürlər" dedi Turner. Onun sözlərinə görə, daha dərin bölgələr başqa üstünlüklər də təqdim edir. "Beynin necə işləməsi, motor idarəetməsi üçün bütün siqnallar son kortikal çıxışa çatmazdan əvvəl beynin bu dərin bölgələrindən süzülür" dedi. "Beləliklə, onları kortikal bölgələrdən qeyd etmək nəzəri cəhətdən daha asandır. Subkortikal bölgələr də daha sıxdır, bu da daha kiçik bir sahədən qeyd etmək üçün daha çox hüceyrə olduğunu göstərir.
Dyuk biotibbi mühəndisləri ilə işləyən tədqiqat qrupu hazırda xəstə ilə cihaz arasında simsiz interfeysi daxil edəcək neyroprotez cihazın ilkin prototipini hazırlayır.
Törnerə görə, belə texnologiyanın ən bariz tətbiqi dördbucaqlılar üçün robot qolu olsa da, o və həmkarları digər cihazları da planlaşdırırlar. Biri sinirlə idarə olunan elektrik təkərli kürsü, digəri isə neyronla idarə olunan klaviatura ola bilər ki, onun çıxışında mətn və ya nitq ola bilər. Bu cür cihazlar həm iflic olanlara, həm də insult və ya amiotrofik yanal skleroz (Lou Qerriq xəstəliyi) səbəbindən nitq qabiliyyətini itirmiş insanlara kömək edə bilər.
Gələcək klinik tədqiqatlarda əsas sual insanların bu cür cihazları öz "sxemlərinə" və ya xarici dünyanın sinir təsvirinə daxil edə bilməyəcəyi olacaq, Turner dedi. Nikolelisin tədqiqatlarında meymunların məhz bunu etdiyi ortaya çıxdı.
"Biz bilirik ki, velosiped sürmək kimi hər cür motor təlimi üçün insanlar öz sxemlərinə xarici cihazı daxil edirlər və bu proses şüur altı olur" dedi. “Biz insan araşdırmalarımızda bu fenomen üzərində qurulacağıq. Məsələn, məlumdur ki, qolundan istifadə etməyən xəstələr hələ də MRT tədqiqatlarında beyindəki nəzarət mərkəzlərinin normal işlədiyini göstərirlər. Onlardan qollarının hərəkətini təsəvvür etmələri istənildikdə idarəetmə mərkəzləri aktivləşir. Beləliklə, qolun fiziki olaraq işləməməsinə baxmayaraq, həmin mərkəzlərdəki neyronların hələ də eyni siqnalları təmin edə biləcəyinə ümid edirik."
Növbəti əsas addımı olaraq, Turner bildirib ki, tədqiqatçılar dördbucaqlı xəstələrdə uzunmüddətli eksperimental elektrod massivlərinin implantasiyasına başlamaq üçün artıq federal təsdiq üçün müraciət ediblər. Növbəti üç-beş il ərzində aparılan bu cür testlər massivlərin xüsusi bölgələrə implantasiya edilməsini, xəstələrdən konkret tapşırıqları yerinə yetirmələrini xahiş etməyi və sonra həmin bölgə tərəfindən hansı tapşırıqların optimal şəkildə idarə olunduğunu araşdırmağı əhatə edəcək.
