আমাকে প্লাগ ইন করুন: মস্তিষ্কের পদার্থবিদ্যা-কম্পিউটার ইন্টারফেস - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

মানুষের মস্তিষ্ক একটি আশ্চর্যজনক এবং জটিল যন্ত্রপাতি। মানুষের সেরিব্রাল কর্টেক্সে 80 বিলিয়নেরও বেশি নিউরন সহ, প্রতিটিতে হাজার হাজার সিন্যাপ্স সহ, আমাদের মস্তিষ্ক প্রতি সেকেন্ডে প্রায় 100 মেগাবিট তথ্য প্রক্রিয়া করে। তাহলে কল্পনা করুন, চিন্তার গতিতে আমাদের মস্তিষ্কের সমস্ত সংকেতকে বাস্তব সময়ে পরিমাপ, নিষ্কাশন এবং ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করা হচ্ছে। মস্তিষ্কে ট্যাপ করা একসময় শুধুমাত্র রাজ্যের মধ্যে ছিল কল্পবিজ্ঞান – থেকে এক্স মানব থেকে জরায়ু - কিন্তু আজ, আপনার মস্তিষ্ককে একটি কম্পিউটারের সাথে লিঙ্ক করা এবং একটি রোবটিক হাত নিয়ন্ত্রণ করা, বলুন বা আপনার চিন্তাভাবনাগুলিকে পাঠ্যে অনুবাদ করা আসলেই সম্ভব।

একটি মস্তিষ্ক-কম্পিউটার ইন্টারফেস (BCI) আপনার মস্তিষ্ক এবং একটি বাহ্যিক ডিভাইসের মধ্যে সেতু হিসাবে কাজ করে, সাধারণত একটি কম্পিউটার। BCIs আপনার মস্তিষ্ক থেকে বৈদ্যুতিক সংকেত সংগ্রহ করে, বিশ্লেষণ করে এবং অনুবাদ করে কমান্ডে যা কম্পিউটার দ্বারা বোঝা এবং কার্যকর করা যায়। তারা মস্তিষ্ককে সংশোধন করতে বাহ্যিক সংকেতও প্রয়োগ করতে পারে। নিউরোসায়েন্স, বায়োমেডিসিন, পদার্থবিদ্যা এবং প্রযুক্তির সংমিশ্রণের জন্য ধন্যবাদ, বিসিআইগুলি গুরুতর চিকিৎসা অবস্থার লোকেদের জীবন পরিবর্তন করতে পারে। তাদের রোবোটিক্স, নিউরোসায়েন্স, প্রযুক্তি, গেমিং এবং কম্পিউটিং জুড়ে অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।

গত 25 বছরে, বিসিআই পক্ষাঘাতগ্রস্ত ব্যক্তিদের অনুমতি দিয়েছে একা চিন্তা করে কম্পিউটার পরিচালনা করুন. তাদের আছে বক্তৃতা পুনরুদ্ধার করা হয়েছে স্ট্রোকের কারণে এটি হারিয়ে যাওয়ার পরে; অনুপস্থিত বা সঙ্গে যারা অনুমতি দিয়েছেন পক্ষাঘাতগ্রস্ত অঙ্গগুলি আবার কাজ করার জন্য অথবা তাদের সাহায্য করেছে রোবোটিক অস্ত্র চালান এবং হাত BCIs আছে মৃগী রোগ নির্ণয় করা হয়েছে এবং অন্যান্য স্নায়বিক অবস্থা, এবং কয়েক হাজার মানুষের জন্য তাদের প্রশমিত. এমনকি তারা প্রতিশ্রুতিও দেখিয়েছে অন্ধদের দৃষ্টিশক্তি ফিরিয়ে আনা.

কিন্তু এই উদাহরণগুলির বেশিরভাগের জন্য মস্তিষ্কের অস্ত্রোপচারের প্রয়োজন হয়, যেখানে ইলেক্ট্রোডগুলি মস্তিষ্কের পৃষ্ঠের স্তরে (কর্টেক্স) এবং সম্ভাব্য আরও গভীরভাবে স্থাপন করা হয়, যা ঝুঁকিপূর্ণ কারণ এটি রক্তক্ষরণ বা সংক্রমণকে প্ররোচিত করতে পারে। আরেকটি সমস্যা হল যে গবেষকরা বর্তমানে ইমপ্লান্ট করা ইলেক্ট্রোডগুলি মস্তিষ্কের টিস্যুতে কী প্রভাব ফেলতে পারে এবং সম্ভাব্য ক্ষতি করতে পারে সে সম্পর্কে স্পষ্ট ধারণা নেই, যদিও তারা কতক্ষণ স্থায়ী হতে পারে তাও জানে না। এর মানে হল যে বৈদ্যুতিক ইমপ্লান্টগুলি তাদের বর্তমান অবস্থায় নিরাপদে এবং নির্ভরযোগ্যভাবে লক্ষ লক্ষ লোককে সাহায্য করতে পারে না যারা তাদের থেকে উপকৃত হবে। প্রকৃতপক্ষে, মানুষের ইমপ্লান্টেশনগুলি তখনই সঞ্চালিত হয় যখন অন্যান্য সমস্ত চিকিত্সা ব্যর্থ হয়, বা পরীক্ষামূলক ভিত্তিতে - বিশ্বব্যাপী প্রায় 50 জন ব্যক্তির জন্য প্যারালাইসিসের মতো গুরুতর সীমাবদ্ধতা রয়েছে - যেখানে জীবনযাত্রার মান উন্নত করার সুযোগ বিপদের চেয়ে বেশি।

সৌভাগ্যবশত, এই সমস্যাগুলির কিছু সমাধান পদার্থবিজ্ঞানের নীতি এবং পদ্ধতিতে থাকতে পারে, যা এই ডিভাইসগুলিকে নিরাপদ, আরও টেকসই এবং আরও ব্যাপকভাবে উপলব্ধ করতে পারে। BCI ইমপ্লান্টেশন পদ্ধতি এবং উপকরণ উন্নত করতেও পদার্থবিদ্যা ব্যবহার করা যেতে পারে। যদিও আরও গুরুত্বপূর্ণ, আলো, চৌম্বকীয় ক্ষেত্র বা আল্ট্রাসাউন্ডের মাধ্যমে মস্তিষ্কের সাথে যোগাযোগ করার উপায় প্রদান করে মস্তিষ্কের অস্ত্রোপচারকে নির্মূল বা হ্রাস করা প্রয়োজন। নন-ইনভেসিভ, ওয়্যারলেস এবং পোর্টেবল বা পরিধানযোগ্য বিসিআই মস্তিষ্কের গবেষণা এবং চিকিৎসাকে উন্নত করতে পারে এবং দৈনন্দিন জীবনেও ব্যবহার করা যেতে পারে।

একটি চিন্তা সঙ্গে আলতো চাপুন

প্রাচীনত্ব থেকে 19 শতক পর্যন্ত, চিকিত্সক এবং পরীক্ষাবিদরা, প্রায়শই অজান্তেই, বিভিন্ন প্রাথমিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়েছিলেন যাতে তারা চিকিৎসার জন্য মস্তিষ্কের বৈদ্যুতিক কার্যকলাপ পরিবর্তন করার চেষ্টা করেছিলেন। 1924 সালে এই প্রচেষ্টাগুলি কঠোর হয়ে ওঠে যখন জার্মান মনোচিকিৎসক হ্যান্স বার্গার রোগীর খুলিতে স্থাপিত ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক মস্তিষ্কের কার্যকলাপ রেকর্ড করেন, যার ফলে ইলেক্ট্রোএনসেফালোগ্রাফি (ইইজি) কৌশল উদ্ভাবন করেন। 1970-এর দশকে পদার্থবিজ্ঞানী এবং কম্পিউটার বিজ্ঞানী জ্যাক ভিদাল একটি বাহ্যিক যন্ত্রের চিন্তা নিয়ন্ত্রণ প্রদর্শন করেছিলেন, কারণ ইইজি যোগাযোগের সাথে লাগানো মানব বিষয়গুলি একটি কম্পিউটার স্ক্রিনে প্রদর্শিত একটি কার্সারকে মানসিকভাবে সরিয়ে নিয়েছিল।

EEG একটি মূল্যবান নন-ইনভেসিভ টুল হিসাবে রয়ে গেছে মৃগীরোগের মতো অবস্থা নির্ণয় করার জন্য, যা আমাদেরকে রোগীর খিঁচুনির কারণ এবং ধরণ নির্ধারণ করতে দেয়, সেইসাথে ডিমেনশিয়া, মস্তিষ্কের টিউমার এবং কনকশনের মতো অন্যান্য অবস্থার তদন্ত করতে। কিন্তু একটি ইইজি নিউরনের বৃহৎ গোষ্ঠীর নমুনা দেয় এবং সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাত দুর্বল, যা মস্তিষ্কের নির্দিষ্ট ক্রিয়াকলাপের সাথে সংকেতগুলিকে সম্পর্কযুক্ত করা কঠিন করে তোলে।

ইমপ্লান্ট করা ইলেক্ট্রোড, অন্যদিকে, সরাসরি নির্বাচিত নিউরনের নমুনা। এটি পরীক্ষামূলকভাবে 1998 সালে প্রদর্শিত হয়েছিল, যখন আটলান্টা-ভিত্তিক নিউরোলজিস্ট ফিলিপ কেনেডি "JR" নামক রোগীর মস্তিষ্কে কাস্টম-ডিজাইন করা ইলেক্ট্রোড স্থাপন করেছিলেন, যিনি স্ট্রোকের কারণে "লক-ইন" হয়ে পড়েছিলেন (IEEE ট্রান্স। পুনর্বাসন। ইঞ্জি. 8 198) দুর্ভাগ্য রোগী তার সম্পূর্ণ জ্ঞানীয় ক্ষমতার অধিকারী ছিল, কিন্তু নড়াচড়া করতে বা কথা বলতে অক্ষম ছিল। অবশেষে, JR শব্দ বানান করার জন্য একটি কম্পিউটার কার্সারকে মানসিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করে যোগাযোগ করতে শিখেছে।

এখন অনেক গবেষক এবং চিকিত্সক একটি ইমপ্লান্টেড ইলেক্ট্রোড অ্যারে ব্যবহার করেন, যা হিসাবে পরিচিত Blackrock Neurotech থেকে "Utah Array". এই উপযোগী সিলিকন পণ্যটি 100 এর একটি অ্যারে p-টাইপ সিলিকন ইলেক্ট্রোড (একটি 10 ​​× 10 কনফিগারেশনে), একটি 400 × 4 মিমি অন্তরক সাবস্ট্রেটে 4 µm ব্যবধানে - মোটামুটি একটি গোলমরিচের আকৃতির। ইলেক্ট্রোড, 0.5 থেকে 1.5 মিমি লম্বা, প্ল্যাটিনাম বা ইরিডিয়াম অক্সাইড দিয়ে টিপ করা হয়। সারা বিশ্বে প্রায় 30 জন, যারা প্যারালাইসিসের বিভিন্ন উপসর্গ নিয়ে ভুগছেন, তাদের এই ডিভাইসগুলো লাগানো হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, 2015 সালে চারটি অ্যারে স্থাপন করা হয়েছিল নাথান কোপল্যান্ড, যিনি 2004 সালে একটি গাড়ি দুর্ঘটনার পর বুক থেকে পক্ষাঘাতগ্রস্ত হয়ে পড়েছিলেন৷ ইমপ্লান্টগুলি তাকে একটি কম্পিউটার নিয়ন্ত্রণ করতে, ভিডিও গেম খেলতে এবং একটি রোবোটিক হাত নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়, তার চিন্তাভাবনাগুলির সাথে৷ লেখার সময়, কোপল্যান্ড এই জাতীয় ইমপ্লান্টের সাথে সবচেয়ে দীর্ঘস্থায়ী রোগী, তবে এই আক্রমণাত্মক প্রযুক্তির সত্যিকারের দীর্ঘমেয়াদী প্রভাবগুলি পুরোপুরি বোঝা যায় না।

আক্রমণাত্মকতা হ্রাস করা

মস্তিষ্কে একটি ইলেক্ট্রোড বা অন্য কোনো কৃত্রিম ইমপ্লান্টের সমস্যা হল যে এটি একটি ইমিউন প্রতিক্রিয়া ট্রিগার করতে পারে, যা কাছাকাছি টিস্যুকে স্ফীত করে এবং দাগ দেয়। এটি একটি অনমনীয় ইলেক্ট্রোড এবং মস্তিষ্কের নরম টিস্যুর মধ্যে যান্ত্রিক অমিলের কারণে আরও বেড়ে যায়, যা ফলস্বরূপ ইলেক্ট্রোডের কর্মক্ষমতাকেও হ্রাস করতে পারে।

ইলেক্ট্রোড এবং সাবস্ট্রেটের জন্য উপযুক্ত বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য সহ টেকসই, জৈব-সামঞ্জস্যপূর্ণ উপকরণ সন্ধান করা পদার্থবিদ্যা এবং পদার্থ বিজ্ঞানের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ

কিন্তু ইলেক্ট্রোড এবং সাবস্ট্রেটের জন্য উপযুক্ত বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য সহ টেকসই, জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ উপকরণ খুঁজে পাওয়া পদার্থবিদ্যা এবং পদার্থ বিজ্ঞানের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ। প্রতিশ্রুতিশীল প্রার্থীদের মধ্যে রয়েছে নরম এবং নমনীয় পরিবাহী পলিমার, সেইসাথে অত্যন্ত পাতলা বৈদ্যুতিক পরিবাহী যেমন কার্বন ন্যানোটিউব এবং সিলিকন ন্যানোয়ার (অন্য পদ্ধতির জন্য, নীচের বাক্সটি দেখুন)।

গবেষকরা বিদ্যমান চিকিৎসা প্রযুক্তিগুলিকে অভিযোজিত করে অস্ত্রোপচারের ঝুঁকি কমাতেও কাজ করছেন। স্টেন্ট - ছোট ফাঁপা সিলিন্ডার - সাধারণত শরীরের বিভিন্ন ধরণের জাহাজ খোলা রাখার জন্য ব্যবহৃত হয়। একটি সাধারণ ব্যবহারে, তারা করোনারি ধমনী খোলা রাখে এবং ন্যূনতম আক্রমণাত্মক হিসাবে বিবেচিত হয়। নিউরোটেক কোম্পানি সিঙ্ক্রোন "স্টেনট্রোডস" (স্টেন্ট-ইলেকট্রোড রেকর্ডিং অ্যারে) তৈরি করেছে। এগুলি একটি স্টেন্টের উপর মাউন্ট করা ইলেক্ট্রোড যা মস্তিষ্কের একটি রক্তনালীতে স্থায়ীভাবে বসানো হয়। তারা মস্তিষ্কের সংকেত সনাক্ত করতে পারে এবং বেতারভাবে কম্পিউটারে পাঠাতে পারে। মানুষের পরীক্ষায়, স্টেনট্রোডগুলি পক্ষাঘাতগ্রস্ত বিষয়গুলিকে কম্পিউটার চালানোর অনুমতি দিয়েছে (জে. নিউরোইন্টারভেন্ট। সার্গ 13 102).

একটি ভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে, মার্কিন ফার্ম Neuralink 2019 সালে ঘোষণা করেছিল যে এটি একটি BCI তৈরি করেছে যা একটি সার্জিক্যাল রোবট দ্বারা মাথার খুলির সাথে ফ্লাশ স্থাপন করা হবে, যা মস্তিষ্কে 1024 বা তার বেশি নমনীয় ইলেক্ট্রোড স্থাপন করবে (জে মেড. ইন্টারনেট রেস 21 e16194) নিউরালিংক, যেটি এলন মাস্ক দ্বারা সহ-প্রতিষ্ঠা করা হয়েছিল, এরপর থেকে আরও বিশদ প্রকাশ করেনি, তবে মানব পরীক্ষার জন্য মার্কিন খাদ্য ও ওষুধ প্রশাসন (এফডিএ) এর সাম্প্রতিক অনুমোদনের পরে, আরও তথ্য আসন্ন হতে পারে। যাই হোক না কেন, ইলেক্ট্রোড-ভিত্তিক বিসিআইগুলি তাদের উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশন এবং দ্রুত প্রতিক্রিয়ার কারণে গুরুত্বপূর্ণ হতে থাকবে, তবে অ-আক্রমণকারী পদ্ধতিগুলিও দ্রুত বিকাশ করছে।

ফোটন মস্তিষ্ক পরীক্ষা করে

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক স্পেকট্রামে, কাছাকাছি-ইনফ্রারেড (এনআইআর) আলো, যা 700 থেকে 1400 এনএম পর্যন্ত চলে, তর্ক করা মাথার খুলি এবং মস্তিষ্কের সেন্টিমিটার গভীরে প্রবেশ করে, ক্ষতি না করে, যতক্ষণ শক্তির ঘনত্ব প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে মিলিওয়াট ধরে রাখা হয়। "ফটোবায়োমোডুলেশন" নামক একটি অ-আক্রমণকারী NIR পদ্ধতি দেখিয়েছে যে এটি মস্তিষ্ককে উদ্দীপিত করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, 2021 সালে একটি ক্লিনিকাল ট্রায়ালে, ডিমেনশিয়া রোগীরা বারবার 1060-1080 এনএম এ আলো নির্গত LED-এর সংস্পর্শে এসেছিলেন। এই গোষ্ঠীটি একটি নিয়ন্ত্রণ গ্রুপের তুলনায় জ্ঞানীয় ফাংশন এবং বিষয়গত মেজাজে উল্লেখযোগ্য উন্নতি দেখিয়েছে (বার্ধক্য ডিস. 12 954) এটা মনে করা হয় যে আলো সেলুলার ফাংশন বাড়ায় বা প্রদাহ কমায়, কিন্তু সঠিক প্রক্রিয়া প্রতিষ্ঠার জন্য আরও গবেষণা প্রয়োজন।

একটি দ্বিতীয় অ আক্রমণাত্মক পদ্ধতি, যা "কার্যকরী নিয়ার-ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি" (fNIRS) নামে পরিচিত, মস্তিষ্কে সঞ্চালিত রক্তে হিমোগ্লোবিনের দ্বারা শোষিত আলোর বৈচিত্র্য পরিমাপ করতে NIR আলো ব্যবহার করে। এই কৌশলটি মস্তিষ্কের ক্রিয়াকলাপকে ম্যাপ করতে পারে কারণ ডিঅক্সিজেনযুক্ত হিমোগ্লোবিন অক্সিজেনযুক্ত ফর্ম, এইচবিও থেকে ভিন্নভাবে এনআইআর আলো শোষণ করে।₂. সক্রিয় নিউরনের জন্য HbO-এর বর্ধিত প্রবাহ প্রয়োজন₂- সমৃদ্ধ রক্ত, এটি মস্তিষ্কের কার্যকারিতা সনাক্ত করা সম্ভব করে তোলে। দুটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য মাথার খুলিতে প্রয়োগ করা হয়, এবং নির্দিষ্ট সাইটে তাদের বিভিন্ন টেনশনের একটি পরিমাপ দেখাতে পারে কোন অঞ্চলগুলি সক্রিয়। ক্লিনিকে fNIRS ব্যবহার করা হয়েছে, ইউএস নিউরোটেক কোম্পানি কার্নেল একটি পরিধানযোগ্য হেডসেট সংস্করণ তৈরি করেছে। এটি 52টি মডিউল দিয়ে মাথার খুলি ঢেকে দেয়, যার প্রতিটিতে লেজারের উৎস 690 এনএম এবং 850 এনএম নির্গত হয় এবং একটি ডিটেক্টর (J. বায়োমেড। অপট. 27 074710) 2021 সালে এফডিএ একটি সাইকেডেলিক ওষুধে মস্তিষ্কের প্রতিক্রিয়া পরীক্ষা করার জন্য ডিভাইসটিকে অনুমোদন করেছিল।

যদিও অক্সিজেনযুক্ত রক্ত ​​​​প্রবাহ বিকাশের জন্য কয়েক সেকেন্ড সময় লাগে - একটি বাহ্যিক ডিভাইস নিয়ন্ত্রণ করতে fNIRS খুব ধীর করে তোলে - এটি একটি উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশন এবং ইইজির তুলনায় ভাল সংকেত-টু-শব্দ প্রদান করে, যার অর্থ এটি মস্তিষ্কের কার্যকলাপকে আরও সঠিকভাবে চিহ্নিত করতে পারে। একটি fNIRS হেডসেট এমনকি একটি অবাধে চলমান বিষয়ের মধ্যেও মস্তিষ্কের কার্যকলাপ পরিমাপ করতে পারে, এটি মস্তিষ্কের মানচিত্র এবং বিভিন্ন অবস্থার অধীনে স্নায়বিক অবস্থা নির্ণয় করা সম্ভব করে তোলে।

অন্য একটি পদ্ধতির মাধ্যমে দ্রুত প্রতিক্রিয়া পাওয়া যেতে পারে - যা "ইভেন্ট-সম্পর্কিত অপটিক্যাল সিগন্যাল" (EROS) নামে পরিচিত - যা কর্টিকাল মস্তিষ্কের টিস্যুর অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তন পরিমাপ করতে ইনফ্রারেড আলো ব্যবহার করে। নিউরন সক্রিয় থাকলে নিউরাল টিস্যুর সাথে আলোর মিথস্ক্রিয়া পরিবর্তিত হয় কারণ এটি অপটিক্যাল বিক্ষিপ্তকরণকে বাড়িয়ে তোলে, মস্তিষ্কের মধ্য দিয়ে যাওয়া ফোটনের পথকে দীর্ঘ করে এবং একটি ডিটেক্টরে তাদের আগমনকে বিলম্বিত করে।

মানুষের বিষয়ের উপর প্রাথমিক পরীক্ষায়, অপটিক্যাল ফাইবারের মাধ্যমে প্রয়োগ করা NIR আলো মাথার খুলিতে প্রবেশ করেছিল এবং অল্প দূরত্বে সনাক্ত করা হয়েছিল, নিউরন উত্তেজিত হওয়ার পরে 0.1 সেকেন্ড বা তার কম বিলম্ব হয়েছিল। আরও কাজ সীমিত করা হয়েছে কারণ এই পরিমাপগুলি প্রযুক্তিগতভাবে চাহিদাপূর্ণ, কিন্তু সাম্প্রতিক ফলাফলগুলি পরামর্শ দেয় যে fNIRS-এর সাথে মিলিত EROS ভাল স্থানিক এবং অস্থায়ী রেজোলিউশন সহ অ-আক্রমণকারী BCI-গুলির ভিত্তি তৈরি করতে পারে।

চৌম্বক মস্তিষ্ক

মস্তিষ্কের স্নায়ু ক্রিয়াকলাপ সনাক্ত করার জন্য আরেকটি প্রতিষ্ঠিত অ আক্রমণাত্মক পদ্ধতি হল "ফাংশনাল ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং" (fMRI)। স্ট্যান্ডার্ড এমআরআই শরীরের গঠন চিত্রের জন্য একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে, জল এবং চর্বিতে প্রোটনের আচরণ সনাক্ত করে। পরিবর্তে fMRI মস্তিষ্কে রক্ত ​​​​প্রবাহ থেকে সংকেত সনাক্ত করে যেটি, যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, হিমোগ্লোবিনের অক্সিজেনেশন স্তরের উপর নির্ভর করে। এফএনআইআরএস-এর মতো, এটি এফএমআরআইকে স্নায়বিক কার্যকলাপের অঞ্চলগুলিকে লেবেল করার অনুমতি দেয় তবে 1 সেন্টিমিটারের পরিবর্তে 1 মিমি এর স্থানিক রেজোলিউশনে। সেকেন্ডের টাইম ল্যাগ প্রায় রিয়েল টাইমে ম্যাপিং করতে দেয়, কিন্তু বাহ্যিক ডিভাইসের মস্তিষ্ক নিয়ন্ত্রণের জন্য এটি এখনও খুব ধীর। fMRI-এর জন্য একটি সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট সহ একটি বড়, ব্যয়বহুল ইনস্টলেশন প্রয়োজন।

দ্রুত প্রতিক্রিয়ার সময় অ-আক্রমণকারী "ম্যাগনেটোএনসেফালোগ্রাফি" (এমইজি) এর সাথে আসে, যা ফেমটোটেসলা (10) সনাক্ত করে স্নায়ু কার্যকলাপ ট্র্যাক করে^-15 টেসলা) চৌম্বক ক্ষেত্র যা সক্রিয় নিউরনের মধ্যে আয়নিক স্রোত প্রবাহ হিসাবে উত্পন্ন হয়। এই ক্ষেত্রগুলি চৌম্বকীয় হস্তক্ষেপ রোধ করার জন্য একটি ঢালযুক্ত ঘরের মধ্যে মাথার ত্বকের কাছে স্থাপন করা সংবেদনশীল সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম ইন্টারফারেন্স (SQUID) ডিভাইস দ্বারা পরিমাপ করা হয়। MEG একটি স্থানিক রেজোলিউশন 1-2 মিমি এবং মিলিসেকেন্ডের একটি প্রতিক্রিয়া সময় প্রদান করে, তবে উচ্চ অপারেটিং খরচ সহ একটি ভারী ডিভাইসের প্রয়োজন।

একটি নতুন ধরনের ডিটেক্টর, "অপ্টিলি পাম্পড ম্যাগনেটোমিটার" (OPM), ঘরের তাপমাত্রায় মস্তিষ্কের চৌম্বক ক্ষেত্র পরিমাপ করে MEG-এর উন্নতি করে। OPM একটি ক্ষারীয় পরমাণু বাষ্পে ভরা একটি ছোট কোষ ব্যবহার করে। একটি নির্দিষ্ট কোয়ান্টাম ট্রানজিশনের সাথে সুর করা একটি লেজার ডায়োড অপটিক্যালি বাষ্পকে পাম্প করে, যা পারমাণবিক চৌম্বকীয় মুহুর্তগুলিকে সারিবদ্ধ করে। এই চৌম্বককরণটি একটি আবিষ্কারক দ্বারা নির্ধারিত বাষ্পের অস্বচ্ছতা পরিবর্তন করতে মস্তিষ্কের চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে যোগাযোগ করে, যা চৌম্বক ক্ষেত্র পরিমাপ করা সম্ভব করে।

কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা মস্তিষ্ক-সংবেদনশীল MEG স্ক্যানারকে একটি বুস্ট দেয়

চলতি বছরের শুরুতে যুক্তরাজ্যভিত্তিক প্রতিষ্ঠান ড সার্কা ম্যাগনেটিক্স এর উন্নয়নের জন্য কোয়ান্টাম উদ্ভাবনে একটি পুরস্কার জিতেছে OPM-MEG পরিধানযোগ্য মস্তিষ্ক স্ক্যানার. এর মধ্যে 50টি LEGO ব্লক-আকারের ইউনিট রয়েছে যা পুরো মাথার হেলমেটে মস্তিষ্ককে ঢেকে রাখে। প্রোটোটাইপ পরিধানযোগ্য OPM-MEG BCI একটি বিষয়ের গতিবিধি হিসাবে স্নায়ু নির্ণয়ের অনুমতি দেয়। এর উচ্চ স্থানিক এবং অস্থায়ী রেজোলিউশনের সাথে, এটি সম্ভবত বহিরাগত ডিভাইসগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

মস্তিষ্কের কথা শোনা

আল্ট্রাসাউন্ড প্রযুক্তি লোহিত রক্তকণিকা সহ শারীরিক গঠনগুলিকে চিত্রিত করার জন্য একটি বহনযোগ্য অ-আক্রমণকারী পদ্ধতি হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, কারণ তারা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ তরঙ্গ প্রতিফলিত করে। গত দশকে, প্রযুক্তিটি এমনভাবে বিকশিত হয়েছে যে "দ্রুত কার্যকরী আল্ট্রাসাউন্ড" (এফইউএস) সক্রিয় নিউরন সনাক্ত করতে মস্তিষ্কের রক্ত ​​​​প্রবাহের ডপলার পরিমাপ ব্যবহার করতে পারে। FUS-এ, প্রোবগুলি অতিস্বনক সমতল তরঙ্গ তৈরি করে এবং শত শত চ্যানেলের উপর ডেটা সংগ্রহ করে। একটি কম্পিউটার তারপরে কৃত্রিমভাবে তরঙ্গগুলিকে ফোকাস করে এবং দ্রুত মস্তিষ্কের কার্যকারিতার উচ্চ-রেজোলিউশন চিত্র তৈরি করতে ডেটা বিশ্লেষণ করে। অ-মানব প্রাইমেটদের গবেষণায় দেখা যায় যে ক্র্যানিয়ামের একটি ন্যূনতম আক্রমণাত্মক পোর্টের মাধ্যমে পরিচালিত FUS একটি BCI সমর্থন করতে পারে যা শারীরিক গতির প্রতিনিধিত্বকারী স্নায়ু আবেগকে ট্র্যাক করে (স্নায়ুবিজ্ঞান 474 110).

আল্ট্রাসাউন্ড ট্রান্সক্রানিয়াল আল্ট্রাসাউন্ড স্টিমুলেশন (TUS) এও কাজ করে, একটি স্নায়বিক আচরণকে সংশোধন করার একটি পদ্ধতি যা মস্তিষ্কের মধ্যে কয়েক ঘন মিলিমিটারের মধ্যে লক্ষ্যবস্তু করা যেতে পারে। বিস্তৃত প্রাণী অধ্যয়নের পরে, কিছু মানব পরীক্ষায় পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে TUS স্নায়বিক বা চিকিত্সা করতে পারে মানসিক সমস্যা যেমন ব্যথা এবং বিষণ্নতা.

নন-ইনভেসিভ বিসিআই-এর ভবিষ্যৎ

পরিপূরক এবং সম্ভবত কোনো দিন ইমপ্লান্ট প্রতিস্থাপন করে, অন্যান্য শারীরিক পদ্ধতি ন্যূনতম আক্রমণাত্মকতার সাথে মস্তিষ্কে প্রবেশ করতে পারে, যা BCIs-এর নিরাপদ, সস্তা এবং ব্যাপক চিকিৎসা ব্যবহার সক্ষম করে। অ্যান্ড্রু জ্যাকসন, যুক্তরাজ্যের নিউক্যাসল ইউনিভার্সিটির একজন পদার্থবিজ্ঞানী থেকে স্নায়ুবিজ্ঞানী, বলেছেন যে, যখন মস্তিষ্ক রেকর্ড করার কথা আসে, এই মুহূর্তে সবচেয়ে উত্তেজনাপূর্ণ প্রযুক্তি হল পরিধানযোগ্য OPM-MEG। "এটি আকর্ষণীয় পদার্থবিদ্যাও!" তিনি যোগ করেন, মস্তিষ্কের উদ্দীপনার জন্য আল্ট্রাসাউন্ডের মূল্য উল্লেখ করে। জ্যাকসন সতর্ক করেছেন, যদিও, এই নন-ইনভেসিভ প্রযুক্তির কোনোটিরই এখনও এমন স্থানিক রেজোলিউশন নেই যা আপনি ইমপ্লান্টের মাধ্যমে পেতে পারেন। ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য অনেক কিছু করা বাকি আছে, এবং সম্ভবত এর বাইরেও।

যদি অ-আক্রমণকারী বিসিআইগুলি অস্ত্রোপচারের ঝুঁকি দূর করে, তবে সুস্থ ব্যক্তিরা বাস্তব বা অনুভূত মানসিক বৃদ্ধির জন্য তাদের ব্যবহার করতে অনুপ্রাণিত হতে পারে। প্রখ্যাত স্নায়ুবিজ্ঞানী ক্রিস্টফ কোচ বলেছেন যে একটি নিরাপদ BCI থাকা কতটা "ভয়ংকর" হবে যা মস্তিষ্ককে কম্পিউটারের সাথে লিঙ্ক করে যাতে লোকেরা সরাসরি তাদের মস্তিষ্কে তথ্য ডাউনলোড করতে পারে।

2021 সালে সান ফ্রান্সিসকো স্টার্ট আপ মাইন্ডপোর্টাল ভার্চুয়াল-রিয়েলিটি গেমের মানসিক নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি হেডব্যান্ড তৈরি করতে $5m সংগ্রহ করেছে৷ এটি মালিকানাধীন প্রযুক্তি ব্যবহার করে, সম্ভবত একটি দ্রুত-এনআইআর পদ্ধতি। অন্য একটি অ্যাপ্লিকেশনে, ট্রান্সক্রানিয়াল ডাইরেক্ট কারেন্ট স্টিমুলেশন (tDCS) ডিভাইসগুলি খুব কম দামে সহজলভ্য। এগুলি মাথার খুলিতে মিলিঅ্যাম্প বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রয়োগ করে যা অনুমিতভাবে জ্ঞানকে উন্নত করে।

ভোক্তা নিউরোটেকের উত্থান দেখে, নিউরোইথিসিস্টরা সেই ক্ষতির দিকে ইঙ্গিত করেছেন যা কার্যকর তদারকি এবং নিয়ন্ত্রণ ছাড়াই আসতে পারে - যা গোপনীয়তা এবং মন নিয়ন্ত্রণের মতো বিষয়গুলিও বিবেচনা করতে হবে। অ-আক্রমণাত্মক বিসিআই বিকাশে, গবেষকরা মস্তিষ্কের গবেষণা এবং চিকিত্সাকে ব্যাপকভাবে অগ্রসর করছেন, গুরুতরভাবে অক্ষম ব্যক্তিদের স্বাধীনতা পুনরুদ্ধার করতে সহায়তা করছেন। একই সময়ে, গবেষকদের ল্যাব এবং ক্লিনিকের বাইরে এই ডিভাইসগুলি উত্থাপন করে এমন অনেক নৈতিক সমস্যা সম্পর্কে সচেতন হওয়া উচিত।

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/plug-me-in-the-physics-of-brain-computer-interfaces/