Beyin Kontrollü Biyonik El: Yapay Dokunuşta Yeni Bir Çağ Açıyor

Bilim insanları, bir bilim kurgu filminden fırlamış gibi görünen biyonik uzuvlara daha da yaklaşıyor: Kullanıcılarına dokunma hissini iletebilen biyonik kollar.

Bu hafta yayınlanan yeni bir çalışmada araştırmacılar, şimdiye kadar görülen en karmaşık dokunsal hisleri yeniden üretebilen bir biyonik el sistemi tanıttılar. Cortical Bionics Research Group’tan bilim insanları tarafından geliştirilen bu yenilikçi beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) cihazı, omurilik yaralanması yaşamış gönüllüler üzerinde test edildi.

Bir dizi deneyde, araştırmacılar hareket, eğrilik ve yön ile ilgili hisleri tercüme edip ilettiler ve bu, gönüllülerin biyonik uzuvlarıyla karmaşık görevleri yerine getirmelerini sağladı. Araştırmacılar, cihazlarının artık yapay dokunma konusunda yeni bir seviye yakaladığını belirtiyorlar.

Son yıllarda protez ve biyonik uzuv teknolojilerinde önemli gelişmeler kaydedildi, ancak bu uzuvlar hâlâ insan dokunuşunun karmaşık doğasını tam olarak simüle etmekten oldukça uzak. Bazı bilim insanları, beynin somatosensoryal korteksinin intracortical microstimulation (ICMS) yöntemiyle bu açığı kapatmayı umuyorlar, çünkü deneyler bu tür bir stimülasyonun insanların cildinde canlı dokunsal hisler üretebileceğini göstermiştir. Ancak, çalışmanın araştırmacısı Giacomo Valle’ye göre erken ICMS denemeleri genellikle hislerin yerini ve yoğunluğunu yeniden üretmeye odaklanmıştır. Oysaki, bir şeyi hissetmenin bu iki yönün ötesinde pek çok bileşeni vardır.

“Temas alanı ve kuvveti kritik geri bildirim bileşenleridir, fakat dokunma hissi bu kadarla sınırlı değildir; aynı zamanda dokunun, malzeme özelliklerinin, yerel konturların ve nesnelerin cilt üzerinde hareket etmesiyle ilgili bilgileri de iletir. Bu zengin hisler olmadan, yapay dokunma ciddi biçimde yoksun kalacaktır,” dedi Valle. Gizmodo’ya. Perşembe günü Science‘da yayımlanan yeni çalışmalarında Valle ve ekibi, ICMS ile önemli bir adım daha ileriye gittiklerini düşünüyor.

Araştırmacılar, deneyler için omurilik yaralanmalı iki kişiyi işe aldılar. Gönüllülere, elleri ve kollarını yöneten beynin duyusal ve motor bölgelerine beyin implantları yerleştirildi. Bu implantlar aracılığıyla, araştırmacılar gönüllülerin felçli uzuvlarını kullanmayı düşündükçe beyinlerinde oluşan farklı elektriksel aktivite desenlerini kaydettiler ve çözümlediler. Gönüllüler daha sonra biyonik bir uzuv olarak ve sadece düşünceleriyle kontrol edebildikleri bir BCI cihazına bağlandılar. Bu biyonik uzuvda, beynin implantlarıyla iletişim kuran sensörler bulunuyordu. Araştırmacılar daha sonra dokunuşla ilgili daha karmaşık hisseleri gönüllülerin beyin implantlarına iletebildiler.

“Bu çalışmada, ilk kez, beyin-bilgisayar arayüzleri alanında daha önce yapılmayan bir şeyi başardık; yön, eğrilik, hareket ve 3D şekillerle ilgili dokunsal hisleri beyin kontrollü bir biyonik uzuvla ilettik,” dedi Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden biyonik araştırmacı Valle. “Tiny elektrotları beyin içine mikro-stimülasyon yaparak bu ‘dokunsal mesajları’ kodlamayı başardık ve karmaşık hisleri kodlamak için benzersiz bir yöntem bulduk. Bu, biyonik bir el kullanırken daha canlı duyusal geri bildirim ve deneyim sağladı.”

Gönüllüler, bir nesnenin kenarına dokunma gibi daha katmanlı hisseleri de algılayabiliyorlardı; bu hisler kendi ellerinden geliyormuş gibi hissediliyordu. Eklenen geri bildirim, gönüllülerin biyonik uzuvla daha doğru bir şekilde karmaşık görevleri gerçekleştirmelerini de kolaylaştırdı, örneğin bir nesneyi bir yerden başka bir yere taşımak. Valle, bu zenginliğin “insan elinin tipik yetenek düzeyine, manipülasyon ve çok boyutlu bir dokunsal deneyime ulaşmak için kritik olduğunu” belirtti.

Araştırmacılar, henüz erken aşamalarda olduklarını belirtiyor. Araştırmanın şimdi kodlayıp kullanıcıya aktarabildiği hisleri gerçekten yakalayabilmek için daha karmaşık sensörler ve robotik teknolojiler, örneğin protez deri, gerekecek ve daha gelişmiş beyin implantları, uyarılabilecek hislerin çeşitliliğini artırmak için de lazım olacak. Ancak Valle ve ekibi, bu tür ilerlemelerin gerçekleştirilebileceği ve gerçekten insan hissettiren bir biyonik uzuvun mümkün olduğunu umuyor.

“Pek çok zorluk devam ediyor olmasına rağmen, bu son çalışma dokunma hissini geri kazanmanın yolu daha da netleştiğini gösteriyor. Her yeni buluşla birlikte, prostetik bir uzvun sadece fonksiyonel bir araç değil, dünyayı deneyimleme yolu olduğu bir geleceğe biraz daha yaklaşıyoruz,” dedi.

Valle ve ekibinin araştırmasındaki bir sonraki adım, BCI sistemlerini hastaların evlerinde gibimali ortamlarda test etmek olacak. Nihai hedefleri ise engelli bireylerin bağımsızlığını ve yaşam kalitesini artırmak.