تفاوت میان نسخه‌های «واسط مغز و رایانه»

جز
جز (اصلاح فاصله مجازی + اصلاح نویسه با استفاده از AWB)
جز (ربات ردهٔ همسنگ (۳۰) +املا+مرتب+تمیز (۱۴.۹ core): + رده:تکنیک‌های تاثیرپذیری متقابل)
تحقیقات اولیه ابتدا بر روی پروتزهای نرونی بود که در جهت بهبود بینایی و شنوایی و حرکات ارادی کاربرد داشت. با توجه به ساختار مغز پیامهایی که به وسیلهٔ الکترودها از دنیای بیرون به مغز داده می‌شود همانند سایر پیامهای داخلی بدن پاسخ داده می‌شود.{{سخ}}
بیماری‌های مختلفی می‌توانند باعث صدمه دیدن [[سیستم عصبی]] عضلانی که مغز از طریق آن قادر به ایجاد ارتباط و اعمال کنترل به محیط خارج است شوند. بیماری‌هایی از قبیل [[اسکلروز جانبی آمیوتروفیک|سختیدگی جانبی فروافتادگی عضلات]]، حمله به [[ساقه مغز]]، [[آسیب‌های مغزی-نخاعی]]، [[فلج مغزی]]، [[دیستروفی ماهیچه‌ای|دش ماهیچگی]] و [[فلج چندگانه]] مثال‌هایی از انواع بیماری‌هایی هستند که مسیر عصبی کنترل عضلات در آن‌ها آسیب می‌بیند. در شرایط حاد بیماری، فرد مبتلا ممکن است تمام حرکات ارادی خود را از دست بدهد. حتی ممکن است حرکات چشم و تنفس که اعمالی غیرارادی هستند نیز امکان‌پذیر نباشد. به این‌گونه بیماران، اصطلاحاً [[نشانگان قفل‌شدگی]] گفته می‌شود. در غیاب روش‌هایی برای جبران [[فیزیولوژیکی]] آسیب‌های وارده در اثر این بیماری‌ها، سه انتخاب برای بازآفرینی عملکرد طبیعی بیماران وجود دارد:<ref>ف. ممشلی، سیتم BCI، پایان‌نامه کارشناسی، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1381</ref>
# افزایش قابلیت‌های مسیرهای عصبی-عضلانی باقی‌مانده.{{سخ}}
# بازسازی عملکرد از دست رفته توسط عبور از مناطق آسیب دیده در مسیر عصبی.{{سخ}}
# فراهم آوردن مسیر ارتباطی جدید و غیرماهیچه‌ای برای مغز است که از طریق آن بتواند مستقیماً پیام‌ها و دستورالعمل‌های کنترلی را به محیط خارج ارسال نماید: یک رابط مغز و رایانه.{{سخ}}
خصوصیتی که این رابط‌های مغز و رایانه را از سایر وسایل ارتباطی مجزا می‌کند، عدم نیاز به حرکتی آشکار در بدن به منظور انتقال اطلاعات می‌باشد. بدین ترتیب در حالتی ایده‌آل شخص باید بتواند بی حرکت در جای خود نشسته و با تمرکز بر برخی افکار و تولید [[امواج مغزی]] مناسب منظور خود را بیان کند. با توجه به عدم امکان تحرک در برخی بیماران، اهمیت این موضوع بیشتر نمایان می‌شود.
تا کنون تحقیقات بسیاری روی میمون‌ها، خفاش و گربه انجام شده‌است که به اختصار به بعضی از ان‌ها اشاره شده‌است. از جمله حرکت دست رباتی توسط یک میمون در سال ۲۰۰۸ در دانشگاه پیتزبرگ([[University of Pittsburgh Medical Center]]) یا حرکت نشانه گر موس روی صفحه فقط از طریق خواندن امواج مغزی میمون از پوسته مغز او و دادن فیدبک از طریق بینایی به حیوان (در این روش کم‌کم به حیوان می‌آموزند تا چگونه نشانه گر را روی صفحه کامپیوتر جابه‌جا کند).
در سال ۱۹۶۹ در دانشگاه واشینگتن([[University of Washington School of Medicine]]) نشان داده شد که میمون می‌تواند به راحتی کار کردن با یک دست رباتی را یاد بگیرد و در سال ۱۹۷۰ نیز نشان داده شد که اگر حیوان با دادن جایزه‌هایی تشویق شود می‌تواند الگوی مغزی خاصی را تولید کند.
در دهه ۸۰ میلادی Apostolos Georgopoulos در دانشگاه جان هاپکینز نشان داد که رابطه‌ای ریاضی بین سیگنال‌های مغزی میمون رزوس (نوع خاصی میمون که در خیلی از مناطق زندگی می‌کند و مغز او تطبیق زیادی با مغز انسان دارد) و جهت حرکت دستهای او، بر اساس تابع [[کسینوس]] وجود دارد. او همچنین نشان داد که فعالیت‌های ارادی میمون را می‌توان توسط نرون‌هایی که در بخش‌های مختلف مغز میمون وجود دارد نیز ثبت کرد اما در هر لحظه فقط باید در یک نقطه این اندازه‌گیری انجام شود. البته این نتیجه‌گیری به دلیل محدودیت فیزیکی دستگاه‌های او بود.<ref name="en.wikipedia.org" />
 
=== مغز انسان ===
 
=== امواج مغز ===
سیگنال‌های EEG که می‌توان به عنوان ورودی سیستم BCI استفاده کرد را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم کرد:{{سخ}}
# فعالیت‌های مغزی ریتمیک.{{سخ}}
# پتانسیل‌های برانگیخته.{{سخ}}
مغز متشکل از میلیون‌ها سلولی است که هر کدام عمل متفاوتی را انجام می‌دهند. از این‌رو در هر لحظه، و در هر جای مغز ترکیب مختلفی ازانواع [[فرکانس|بسامدها]] را می‌توان داشت. بسته به سطح هوشیاری، امواج مغزی افراد طبیعی، فعالیت ریتمیک متفاوتی از خود نشان می‌دهد. برای مثال، مراحل مختلف [[خواب]] را می‌توان در EEG مشاهده کرد. همچنین به هنگام بیداری نیز امواج ریتمیک متفاوتی به‌وجود می‌آید. این ریتم‌ها با افکار و اعمال مختلف تحت تأثیر قرار می‌گیرند. برای مثال، طرح‌ریزی یک حرکت می‌تواند یک ریتم خاص را بلوکه یا تضعیف کند. این واقعیت که افکار محض می‌توانند روی ریتم‌های مغزی اثر بگذارند، می‌تواند به عنوان اساس سیستم‌های رابط مغز و رایانه به‌کار رود. همان‌طور که در جدول ۱ نشان داده شده، این امواج را می‌توان به چندین رنج فرکانسی تقسیم کرد.{{سخ}}
در طی دو دههٔ گذشته تعداد گروه‌هایی که بر روی BCI کار می‌کنند افزایش یافته‌است. کشف یافته‌های جدید دربارهٔ عملکرد مغز، ارزان شدن و در دسترس بودن تجهیزات رایانه‌ای و نیاز افراد [[معلول]] به این سیستم ارتباطی باعث بیشتر شدن این گروه‌های تحقیقاتی شده‌است. امروزه، سیستم‌های BCI یک روش ارتباطی بدون دخالت ماهیچه را در اختیار بشر قرار می‌دهند تا بتوانند مستقیماً با محیط پیرامون خود ارتباط برقرار کنند. یک سیستم BCI از مجموعه‌ای از [[سنسور|حسگرها]] و اجزای پردازش سیگنال تشکیل می‌شود که فعالیت مغزی فرد را مستقیماً به یک سری سیگنال‌های ارتباطی یا کنترلی تبدیل می‌کند. این فناوری یک واسط مستقیم را بین مغز و [[رایانه]] فراهم می‌کند. در اولین همایش بین‌المللی که در ژون ۱۹۹۹ برگزار شد یک تعریف فرمال برای BCI به صورت زیر ارائه شد:
«یک واسط مغز و رایانه یک سامانه ارتباطی است که وابسته به مسیرهای خروجی نرمال سامانه عصبی جانبی و ماهیچه‌ها نیست.»
این سامانه از اجزای زیر تشکیل می‌شود:{{سخ}}
# مرحله جمع‌آوری داده‌ها شامل ثبت اطلاعات خام EEG است که از الکترودها در مکان‌های مشخصی از مغز گرفته می‌شود و ورودی سیستم BCI را تشکیل می‌دهد. انتخاب‌هایی نظیر تعداد، مکان و تراکم الکترودها، کانال‌های ورودی را مشخص می‌کند. مرحله پیش پردازش از فاز جمع‌آوری شامل تقویت کردن، فیلتر کردن و تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال است.{{سخ}}
# مرحله بعدی، یک مرحلهٔ بهینه‌سازی اطلاعات است که به صورت اختیاری صورت می‌گیرد و شامل بهبود نسبت سیگنال به نویز، با حذف [[آرتیفکت]] و کاهش افزونگی اطلاعاتی است که از کانال‌های EEG دریافت می‌شود.{{سخ}}
# استخراج ویژگی مهم‌ترین مرحله در هر سیستم BCI است. این مرحله شامل استخراج ویژگی‌های وابسته به دستور و قابل تمییز از سیگنال‌های EEG حاصل از مرحلهٔ پیش پردازش است که برای این استخراج ویژگی از الگوریتم‌های پردازش سیگنال‌های دیجیتال استفاده می‌شود.{{سخ}}
# مرحله کلاس بندی یا ترجمهٔ ویژگی شامل مشخص کردن الگوهای ویژگی برای آسان کردن دسته‌بندی دستورات کاربر است. می‌توان از ساده‌ترین روش که گذاشتن یک حد آستانه یا استفاده از یک مدل خطی است تا روش‌های پیچیده غیر خطی مبتنی بر [[شبکه‌های عصبی]] استفاده کرد.
# خروجی مرحلهٔ کلاس بندی ورودی کنترلی وسیله‌است. فرایند کنترل وسیله، خروجی کلاس بندی را به یک عمل از وسیله تبدیل می‌کند. خروجی مرحلهٔ کلاس بندی ممکن است این باشد که وسیله عملی را انجام ندهد.
[7] Eric W. Sellers , Emanuel Donchin ,”A P300-based brain–computer interface: Initial tests by ALS patients”,Elsevier,pp. 476–483, 2006
 
[8] F. Piccione a,*، F. Giorgi a, P. Tonin a, K. Priftis a,b, S. Giove c, S. Silvoni d, G. Palmas d,
F. Beverina,” P300-based brain computer interface: Reliability and performance inhealthy and paralysed participants”,Elsevier, pp. 531–537, 2006
 
{{واسط مغز و رایانه}}
{{فناوری‌های نوپدید}}
 
[[رده:اندام ساختگی مغز و اعصاب]]
[[رده:تعامل انسان و رایانه]]
[[رده:تکنیک‌های تاثیرپذیری متقابل]]
[[رده:تکنیک‌های تأثیرپذیری متقابل]]
[[رده:درون‌کاشت‌ها]]
۵۷۷٬۴۵۰

ویرایش