الابتكارات في الظواهر العصبية كشف الإشارة عن حاسوب الدماغ رداء التغذية

الرصد العصبي اللاسلكي والتلفي

وتفرض الاتصالات اللاسلكية بين الكهروديس المزروعة ووحدات التجهيز الخارجي قيودا مادية، وتحد من تنقل المستخدمين، وتخلق مسارات للإصابة عبر الكابلات العابرة للقارات، وتقضي نظم الرصد العصبي اللاسلكي على هذه الهزات عن طريق نقل بيانات عصبية رقمية عن طريق الترددات اللاسلكية أو بالأشعة تحت الحمراء أو المسافات فوق الصوتية عن طريق الصمامات الخرسانية والجماجم، وتطبق النظم الأخيرة على ميزانيات منخفضة جدا للطاقة، باستخدام الاتصالات المباشرة أو جمع الطاقة.

(أ) تمثل أجهزة اللاسلكي البني (BWD) وخلفها معلماً هاماً، إذ تُنقل إلى 10 ميقات في الثانية من داخل الدماغ إلى جهاز استقبال خارجي، وهذا النطاق يكفي لدعم مئات القنوات المتزامنة، مما يتيح تدفق قطارات السبايكات في الوقت الحقيقي والإمكانات الميدانية المحلية.() وفيما يتعلق بدورات التغذية المرتدة، فإن العمليات اللاسلكية تسمح للمستعملين بالتحرك بحرية أثناء إعادة التأهيل أو الملاحة أو مراقبة الأجهزة.()

مقاييس التعلم الآلاتي للتنصل والتفكيك

وتتضمن الإشارات العصبية الخام التي تلتقطها أي صفيفة الكهروود مزيجاً من إمكانيات العمل، والإمكانات الميدانية المحلية، والضوضاء الكهربائية من العضلات، والتدخل البيئي، وقد اعتمد فصل المعلومات العصبية ذات الصلة من الضوضاء تقليدياً على أساليب استخراج السمات المصممة يدوياً، مثل العبور العتبة أو تحليل المكونات الرئيسية، وقد أدت نُهج التعلم الآلات الحديثة، ولا سيما التعلم العميق، إلى تحسين كبير في سرعة هذه العملية ودقة.

ويمكن تدريب الشبكات العصبية الثورية والشبكات العصبية المتكررة على البيانات العصبية الأولية لتفكيك الحركات أو الكلام أو الصور البصرية دون هندسة واضحة، وتتعلم هذه النماذج لقمع القطع الأثرية، والتكيف مع الضجيج غير المبدئي، وتستخرج أنماطاً فرعية قد يفتقدها المهندسون البشريون، مثلاً، نماذج الاختبارات الطبية التي يقوم بها المفرزون باختراقها.

ويعد التزيين في الوقت الحقيقي أمرا بالغ الأهمية بالنسبة لثغرات التغذية المرتدة، وقد مكّنت أوجه التقدم الأخيرة في الضغط على النماذج وتسريع المعدات هذه الشبكات العميقة من تشغيل مجهزات ذات قوة منخفضة داخل محركات لاسلكية، مما أدى إلى تقليص سرعة تجهيزات المركبات إلى درجة الحرارة في المدى الثاني المليئ، مما يجعل مراقبة المواقع المغلقة قابلة للتطبيق حتى مع النماذج المعقدة، فضلا عن أن تقنيات التعلم في مجال النقل تسمح بأن تكون النماذج المتسارعة على مجموعات البيانات الكبيرة.

الاستشعار العصبي البصري والأوروبي

فالطرق القائمة على الكهرباء تكتشف النشاط الكهربائي، ولكن التقنيات البصرية توفر قدرات تكميلية تنطوي على إمكانية إيجاد حل مكاني أعلى وخصائص خلية، كما أن التصوير باللغات المحورة جينيا، باستخدام مؤشرات الكالسيوم المدمجة مثل النظام العالمي لرصد المحيطات، يتيح للباحثين رصد نشاط المئات إلى آلاف من الأعصاب في وقت واحد مع حل الخلايا، وعندما يقترن ذلك بمجالس الفلور المصغرة المثبتة على رأس الفئران المتحركة بحرية.

ويمكن الجمع بين الأوعية الضوئية التي تستخدم الضوء لتفعيل أو عرقلة مجموعات معينة من السكان الأعصاب الذين يعبرون عن بروتينات حساسة للضوء (الأجهزة) والاستشعار البصري لخلق نظم مغلقة بصرية تماماً، وفي هذه النظم، يستخدم الضوء لقراءة النشاط العصبي (عن طريق مؤشرات الكالسيوم أو الصبغة الحساسة للفولط) ولكتابة إشارات التحكم في الدماغ، وقد استخدمت هذه المضبوطات لإعادة استجابات البصرية في تقنيات الوصلات الفوقية في الجسمية في الجسمية.

وهذه البروتينات التي تراعي الفلوروتينات الحساسية من حيث الارتفاع هي طريقة أخرى ناشئة للكشف البصري، وهذه البروتينات تغير فلورها استجابة للتغيرات في إمكانات البخار، وتوفر قراء مباشرة لنشاط الصيد تحت الأرض، وتزيد التوقيت بسرعة من خلال التسوية الزمنية للجزء الثاني من المللي، ورغم أن هذه الاختناق الضوئي محدود حالياً والحاجة إلى توصيل الضوء المزمن، فإن التحسينات الجارية في هندسة الأساسية والترجمة البصرية تؤدي بسرعة إلى تحقيق فوائدها.

البدائل غير الغازية والصغيرة الانتشار

ويحتاج العديد من نظم BCI ذات الأداء الأعلى إلى زرع الصدر والكهرباء، مما يقيد استخدامها للمرضى ذوي الإعاقات الشديدة في السيارات، وهناك اهتمام قوي بتطوير أساليب الكشف التي توفر أداءً جيداً دون إجراء جراحة في الفضاء المفتوح، كما أن الأشعة فوق البنفسجية المتحركة (المقياس الفوقي) التي تكشف عن التغيرات في حجم الدم الدماغي والتدفق باستخدام نبضات البصري غير المسموعة.

وعلى الجبهة الشدائية الدنيا، يتم تسليم صفائف الكهرومغناطيسية من قبيل ستينترودي عبر العروقات العضلية وتوضع داخل سفن الدم المتاخمة للكورتات النارية أو الحسية، ويتجنب هذا النهج فتح الجمجمة بينما لا يزال يقدم تسجيلاً أقرب إلى الأعصاب من الارتداد في EEG.

Impact on Feedback Loops: Speed, Accuracy, and Adaptivity

فالابتكارات المذكورة أعلاه تعزز بشكل جماعي حلقات التغذية المرتدة على ثلاثة أبعاد: السرعة والدقة والتكيف، وتأتي التحسينات السريعة من انخفاض درجة الحرارة في كل مرحلة من مراحل سلسلة الإشارات: سرعة التحول من جانب واحد إلى آخر، والتجهيز الموازي للبيانات المتعددة المواقع، والمقاييس الفعالة للزينة التي تتجنب التأخير في التثبيت أو التجميع، ويعد عدم القدرة على التكهن أمرا أساسيا بالنسبة للمهام التي تتطلب تنسيقا زمنيا دقيقا.

تحسين الاستحقاق ناتج عن زيادة الحل المكاني والزماني لأساليب الكشف الجديدة، بالإضافة إلى التخدير المتطور، وسائل الكشف الأكثر دقة، التي تتطابق مع نية المستخدم،

يشير التأقلم إلى قدرة النظام على تعقب وتعويض التغيرات في الإشارة العصبية عبر الزمن بسبب الإنجراف الكهربائي أو إعادة تشكيل الأنسجة أو تغيرات سلوك المستخدمين نماذج التعلم الآلاتي التي يتم تحديثها عبر الإنترنت عن طريق التعاضد أو خوارزميات الإغراق يمكن أن تكيف مع معايير التزيين الخاصة بها على الذبابة، مع الحفاظ على الأداء المتسق عبر الأيام والأسابيع

ويخلق إدماج هذه الممتلكات الثلاث حلقات تفاعلية تشعر بالشفافية: فليس على المستخدم أن يفكر بوعي في مسألة البكالوريوس في العلوم والتكنولوجيا، بل أن يركز على المهمة المطروحة، وهذه الشفافية هي الهدف النهائي للتكنولوجيا المساعدة، إذ أنها تعيد الإحساس بالوكالة وتخفف من حدة الإرهاق المعرفي.

تطبيقات الطب المحول وما بعده

إعادة وظيفة المحركات في حالة الشلل

ويتضح أن أكثر الآثار المباشرة للكشف عن الإشارات العصبية المحسنة هي التأثيرات العصبية بالنسبة للأفراد المصابين بإصابة في الحبل الشوكي أو النسيج الفطري أو السكتة الدماغية، حيث أن نظم الاتصال المغلق التي تتحكم في وحدات المحاكاة الكهربائية أو المحركات الآلية تسمح الآن للمرضى بالقيام بأعمال مثل الوصول إلى التلقيم والإمساك والسير، مثلا، فإن تجربة المشاهير البصرية التي يقوم بها المشاركون في مجموعة براينغيت()

التجارب الأخيرة تستكشف أيضاً استخدام المحاكاة الدقيقة الداخلية لتقديم ردود الفعل الاصطناعية مباشرة إلى الدماغ، وخلق عنصر حسي للثغرة، وحفز الفص الحسي في الأنماط التي ترمز للضغط أو النسيج أو الموقف المشترك، يمكن للباحثين أن يعيدوا الإحساس بالمستقاة إلى المستخدمين الذين فقدوا الإحساس،

الاتصال بالمرضى المغلقة

ويحتفظ الأفراد الذين لديهم متلازمة مقفلة بوظيفة مدركة ولكن لا يمكنهم التحرك أو الكلام، وقد قام الباحثون في جامعة كاليفورنيا وسان فرانسيسكو وجامعة كاليفورنيا، بالإبلاغ عن وجود مجموعة من المشاركين في نظام الدمج السريع تبلغ نسبتها 78 في المائة.

وتشمل حلقة التغذية المرتدة في هذا النظام تأكيدا بصريا لكل كلمة ملغومة، مما يسمح للمستعمل بأن يخطئ أخطاء خاطئة ذاتيا، وقد أتاح التقدم في الكشف عن الإشارات أن يكون التزيين سريعا بما يكفي لدعم المحادثات في وقت قريب من الواقع، وتحسينا هائلا على النظم السابقة التي تتطلب عدة ثوان لكل كلمة، كما أن إحراز مزيد من التقدم في الكشف اللاسلكي والتقليل إلى أدنى حد سيتيح للمستخدمين المحتجزين التفاعل مع بيئتهم والمحبين دون أن يلتهم إلى جانب الأسرة.

رصد الدولة العقلية واستعادة القدرة على العمل

وبالإضافة إلى استعادة السيارات والاتصال، فإن ابتكارات الكشف عن الإشارات العصبية تتيح نظماً للتغذية العصبية المغلقة من أجل الصحة العقلية والتحسينات المعرفية، ويمكن أن يكشف فريق التقييم العالي الكثافة، إلى جانب التعلم الآلي في الوقت الحقيقي، عن حالات مثل الاهتمام أو الإرهاق أو الإجهاد أو الورم العاطفي، وأن يقدم ردود فعل مراجعة أو بصرية لمساعدة المستعملين على ضبط أنفسهم، وعلى سبيل المثال، فإن بروتوكولات الاسترداد العصبية التي تُستخدم في زيادة التركيز على الاضطرابات الناجمة عن نقص في اضطرابات الناجمة عن نقص في اضطرابات الناجمة عن نقص النشاط.

وقد تم استخدام تقنيات الكشف الضوئي وغير المتاح في مجال الكشف عن المواد القابلة للرصد، حيث إن تكنولوجيا الكشف عن المواد المصورة شبه الحمراء، التي تكشف عن التغيرات في الأكسجين المميت، قد استخدمت في التغذية العصبية من أجل القلق والاكتئاب، ونظرا لأن تكنولوجيا الكشف تصبح أكثر محمولة ومريحة، فقد تصبح هذه التطبيقات متاحة خارج العيادة، مما يتيح التدريب الإدراكي اليومي أو إدارة الإجهاد.

التعاون والتعريف في مجال حقوق الإنسان

وعلى الرغم من أن الشركات التي تعمل في المجالين الصناعي والعسكري قد تتيح للمشغلين، مع تعزيز حلقات التغذية المرتدة، مراقبة المساعدين الآليين أو الطائرات الآلية أو الهياكل الأساسية الخالية من الأيدي، مع تلقي معلومات ذات صلة بالعمل من خلال استبدال حسائي، فعلى سبيل المثال، يمكن لمفتش مراقبة الجودة في مصنع أن يرصد عدة مواد تفتيشية باستخدام جهاز كشف عن وجود أصناف معيّة استنادا إلى توقيعها الني على تطبيقات الافتراضية المرئية.

توجيهات المستقبل: نحو نظم مغلقة ذاتية التشغيل

ومن المرجح أن تدمج مسارات الكشف عن الإشارات العصبية في نظم مستقلة تماما ومستمرة التكييف، وشديدة التقادم، ومن المرجح أن تدمج في المستقبل طرائق كشف متعددة للتعويض عن نقاط الضعف الفردية: الاستشعار الكهربائي للدقة الزمنية والاستشعار البصري للحل المكاني والخصائص الخلوية، والأشعة فوق الصوتية لإمكانية الوصول إلى الدماغ العميق غير الغاشم.

وسيؤدي التنويم المغناطيسي وكفاءة الطاقة إلى دفع عجلة تطوير أجهزة الاستشعار العصبية القابلة للحقن أو التي يمكن أن تُسجل من مواقع موزعة عديدة دون الحاجة إلى شق جراحي كبير، وستتواصل هذه أجهزة الاستشعار اللاسلكية دون تليفزيون مع شبكة منطقة الجسم، مما يتيح رصد كامل النطاق دون تحميل المستخدم، ويمكن أن تؤدي التطورات في نقل الطاقة اللاسلكية وجني الطاقة من المصادر البيولوجية إلى إزالة الحاجة إلى استخدام البطاريات.

ومن الناحية الفوقية، ستتيح نُهج الإدارة الذاتية والتعلم المتقن للوحوش التكيف مع المهام والبيئات الجديدة التي لا تتدخل فيها البشرية إلا في الحد الأدنى، ويمكن استخدام مجموعات البيانات العصبية الكبيرة التي تجمع من العديد من المستعملين لتدريب نماذج الأساس لزينة شركة BCI، التي يمكن أن تُحسّن بعد ذلك على فرادى المستخدمين في دقائق بدلا من أيام، مما سيقلل بدرجة كبيرة من الحواجز التي تعترض الدخول، مما يجعل تكنولوجيا BCI متاحة.

وأخيراً، فإن التكامل مع نظم الواقع المعززة والافتراضية سيخلق بيئات مغلقة غير متجانسة حيث الحدود بين نية المستخدم ورد النظام لا توصف، فعلى سبيل المثال، يمكن للمستعمل الذي يرتدي جهازاً غير متفجر من نوع BCI البحث عن معلومات على الشبكة بمجرد تصور السؤال، مع ما تحقق من نتائج في مجال الكشف البصري في الوقت الحقيقي.

خاتمة

فالابتكارات في الكشف عن الإشارات العصبية تحول حلقات التفاعل بين أجهزة قياس الوصل بين أجهزة قياس الحاسبة والحواسيب من النظم البطيئة المعرضة للأخطاء إلى تفاعلات غير ملائمة، وتزيد كثافة النظم الكهربائية المرنة، والمقاييس اللاسلكية، والتعلم الآلي، والكشف عن المعلومات، والاستشعار البصري، والبدائل غير الغازية، وتسهم كل منها في زيادة سرعة ودقة، وتكيفية التحكم في الأجهزة العقلية المغلقة.