జర్మన్ ప్రైమేట్ సెంటర్ పరిశోధకులు — గోట్టింగెన్‌లోని లీబ్నిజ్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ప్రైమేట్ రీసెర్చ్ రీసస్ కోతులతో చేసిన అధ్యయనంలో మెదడు-కంప్యూటర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల కోసం ఒక నవల శిక్షణా ప్రోటోకాల్‌ను అభివృద్ధి చేశారు. ఈ పద్ధతి మెదడు నుండి వచ్చే సంకేతాలను ఉపయోగించి కృత్రిమ చేతులపై ఖచ్చితమైన నియంత్రణను అనుమతిస్తుంది. మొట్టమొదటిసారిగా, మెదడులోని వివిధ చేతి భంగిమలను నియంత్రించే నాడీ సంకేతాలు ఈ నియంత్రణకు ప్రాథమికంగా ముఖ్యమైనవని పరిశోధకులు చూపించగలిగారు మరియు గతంలో ఊహించినట్లుగా, కదలిక వేగాన్ని నియంత్రించే సంకేతాలు కాదు. న్యూరల్ హ్యాండ్ ప్రొస్థెసెస్ యొక్క చక్కటి నియంత్రణను మెరుగుపరచడానికి ఫలితాలు చాలా అవసరం, ఇది పక్షవాతానికి గురైన రోగులకు వారి కదలికలో కొంత లేదా మొత్తం తిరిగి ఇస్తుంది.
షాపింగ్ బ్యాగ్‌లను మోయడం, సూది కంటిలోకి దారం లాగడం — శక్తి మరియు ఖచ్చితత్వపు పట్టులు మన దైనందిన జీవితంలో భాగం. మన చేతులు ఎంత ముఖ్యమైనవి (మరియు గొప్పవి) అనేది మనం ఇకపై వాటిని ఉపయోగించలేనప్పుడు మాత్రమే గ్రహిస్తాము, ఉదాహరణకు పారాప్లేజియా లేదా ప్రగతిశీల కండరాల పక్షవాతానికి కారణమయ్యే ALS వంటి వ్యాధుల కారణంగా.
రోగులకు సహాయం చేయడానికి, శాస్త్రవేత్తలు దశాబ్దాలుగా న్యూరోప్రొస్టెసెస్‌పై పరిశోధనలు చేస్తున్నారు. ఈ కృత్రిమ చేతులు, చేతులు లేదా కాళ్లు వైకల్యాలున్న వ్యక్తులకు వారి చలనశీలతను తిరిగి ఇవ్వగలవు. దెబ్బతిన్న నరాల కనెక్షన్‌లు మెదడు-కంప్యూటర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల ద్వారా బ్రిడ్జ్ చేయబడతాయి, ఇవి మెదడు నుండి సంకేతాలను డీకోడ్ చేస్తాయి, వాటిని కదలికలుగా అనువదిస్తాయి మరియు తద్వారా ప్రొస్థెసిస్‌ను నియంత్రించవచ్చు. అయితే ఇప్పటి వరకు, ముఖ్యంగా చేతి ప్రొస్థెసెస్ రోజువారీ జీవితంలో ఉపయోగించడానికి అవసరమైన చక్కటి మోటారు నైపుణ్యాలను కలిగి లేవు.
“ప్రొస్థెసిస్ ఎంత బాగా పనిచేస్తుందనేది ప్రధానంగా కంప్యూటర్ ఇంటర్‌ఫేస్ చదివే నాడీ డేటాపై ఆధారపడి ఉంటుంది” అని జర్మన్ ప్రైమేట్ సెంటర్‌లోని న్యూరోబయాలజీ లాబొరేటరీ శాస్త్రవేత్త మరియు అధ్యయనం యొక్క మొదటి రచయిత ఆండ్రెస్ అగుడెలో-టోరో చెప్పారు. “చేయి మరియు చేతి కదలికలపై మునుపటి అధ్యయనాలు గ్రహించే కదలిక యొక్క వేగాన్ని నియంత్రించే సంకేతాలపై దృష్టి సారించాయి. న్యూరోప్రొస్థెసెస్‌ను నియంత్రించడానికి చేతి భంగిమలను సూచించే నాడీ సంకేతాలు బాగా సరిపోతాయో లేదో తెలుసుకోవాలనుకుంటున్నాము.”
అధ్యయనం కోసం, పరిశోధకులు రీసస్ కోతులతో కలిసి పనిచేశారు (ములాట్టో మకాక్). మానవుల మాదిరిగానే, వారు బాగా అభివృద్ధి చెందిన నాడీ మరియు దృశ్య వ్యవస్థను కలిగి ఉంటారు అలాగే ఉచ్ఛరించే చక్కటి మోటారు నైపుణ్యాలను కలిగి ఉంటారు. ఇది వాటిని గ్రహించే కదలికలను పరిశోధించడానికి ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా చేస్తుంది.
ప్రధాన ప్రయోగానికి సిద్ధం కావడానికి, శాస్త్రవేత్తలు రెండు రీసస్ కోతులకు స్క్రీన్‌పై వర్చువల్ అవతార్ చేతిని తరలించడానికి శిక్షణ ఇచ్చారు. ఈ శిక్షణ దశలో, కోతులు తమ చేతితో చేతి కదలికలను ప్రదర్శించాయి, అదే సమయంలో స్క్రీన్‌పై వర్చువల్ హ్యాండ్ యొక్క సంబంధిత కదలికను చూస్తాయి. టాస్క్ సమయంలో కోతులు ధరించిన మాగ్నెటిక్ సెన్సార్లతో కూడిన డేటా గ్లోవ్ జంతువుల చేతి కదలికలను రికార్డ్ చేసింది.
కోతులు పని నేర్చుకున్న తర్వాత, పట్టును “ఊహించడం” ద్వారా తదుపరి దశలో వర్చువల్ చేతిని నియంత్రించడానికి శిక్షణ పొందాయి. చేతి కదలికలను నియంత్రించడానికి ప్రత్యేకంగా బాధ్యత వహించే కార్టికల్ మెదడు ప్రాంతాలలోని న్యూరాన్ల జనాభా యొక్క కార్యాచరణను కొలుస్తారు. పరిశోధకులు వివిధ చేతి మరియు వేలు భంగిమలను సూచించే సంకేతాలపై దృష్టి సారించారు మరియు సంబంధిత ప్రోటోకాల్‌లో నాడీ డేటాను కదలికలోకి అనువదించే మెదడు-కంప్యూటర్ ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క అల్గోరిథంను స్వీకరించారు.
“క్లాసిక్ ప్రోటోకాల్ నుండి వైదొలిగి, మేము అల్గారిథమ్‌ని స్వీకరించాము, తద్వారా ఉద్యమం యొక్క గమ్యం మాత్రమే కాకుండా, మీరు అక్కడికి ఎలా చేరుకుంటారు, అంటే అమలు చేసే మార్గం కూడా ముఖ్యం” అని ఆండ్రెస్ అగుడెలో-టోరో వివరించారు. “ఇది చివరికి అత్యంత ఖచ్చితమైన ఫలితాలకు దారితీసింది.”
పరిశోధకులు అవతార్ చేతి యొక్క కదలికలను వారు గతంలో రికార్డ్ చేసిన నిజమైన చేతి యొక్క డేటాతో పోల్చారు మరియు ఇవి పోల్చదగిన ఖచ్చితత్వంతో అమలు చేయబడినట్లు చూపించగలిగారు.
“మా అధ్యయనంలో, న్యూరోప్రోథెసిస్‌ను నియంత్రించడానికి చేతి యొక్క భంగిమను నియంత్రించే సంకేతాలు చాలా ముఖ్యమైనవి అని మేము చూపించగలిగాము” అని న్యూరోబయాలజీ లాబొరేటరీ అధిపతి మరియు అధ్యయనం యొక్క సీనియర్ రచయిత హాన్స్‌జార్గ్ షెర్‌బెర్గర్ చెప్పారు. “ఈ ఫలితాలు ఇప్పుడు భవిష్యత్తులో మెదడు-కంప్యూటర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల కార్యాచరణను మెరుగుపరచడానికి మరియు నాడీ ప్రొస్థెసెస్ యొక్క చక్కటి మోటార్ నైపుణ్యాలను మెరుగుపరచడానికి కూడా ఉపయోగించబడతాయి.”
ఈ అధ్యయనానికి జర్మన్ రీసెర్చ్ ఫౌండేషన్ (DFG, గ్రాంట్స్ FOR-1847 మరియు SFB-889) మరియు యూరోపియన్ యూనియన్ హారిజన్ 2020 ప్రాజెక్ట్ B-CRATOS (GA 965044) ద్వారా మద్దతు లభించింది.
