Nöroprotezler his kazanacak
TUBİTAK'ın da desteklediği bir proje ile felçli ve ampüte hastaların gelecekte kullanacağı ileri teknoloji nöroprotezler için yapay dokunma duyusu geliştiliyor.
Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü'nde Doç. Dr. Burak Güçlü tarafından kurulan Dokunma Duyusu Araştırma Laboratuvarı felçli ve ampüte hastaların gelecekte kullanacağı ileri teknoloji nöroprotezler için yapay dokunma duyusu geliştiriyor. Dünyada bu konuda yapılan birkaç araştırmadan biri olan çalışma, TÜBİTAK 1001 projesi olarak destekleniyor. Proje sonuçları Boğaziçi Üniversitesi'nde iki günlük uluslararası bir çalıştayda bilim insanları ile paylaşılacak.
Nörobilim alanında doktorası bulunan, Boğaziçi Üniversitesi Öğretim Üyesi Doç. Dr. Burak Güçlü bu araştırmaya ilişkin yaptığı açıklamada, çeşitli hastalıklar ve yaralanmalar sonucu hareket işlevini kaybetmiş kişiler için tasarlanan ve kendi sinir sistemleriyle haberleşen nöroprotezlerlerin son yıllarda nörobilimin önemli uygulama alanlarından biri olduğunu belirtti.
Güçlü, çalışmaları hakkında şu bilgileri de verdi:
“Nöroprotezlerin genel çalışma prensibi, kas hareketlerini oluşturan biyolojik işaretlerin gerçek zamanlı olarak işlenerek robot eklemlerin sürülmesidir. Güncel araştırmalarda bu amaçla çevresel sinirlere veya beyine yerleştirilen elektrotlar kullanılmaktadır.
Temel nörobilim araştırmaları sayesinde nöronlardan hücresel düzeyde kayıt almak ve bunları yorumlamak rutin bir laboratuvar faaliyeti haline gelmiştir. ABD'de özellikle felçli hastalara yönelik geliştirilen BrainGate sistemi bu bilgi birikiminden yola çıkarak insanlar için en ileri nöroprotezi sunmaktadır. Kişilerin beyinlerine yerleştirilen bir implant yardımıyla nöronlarda oluşan hareket komutları algılanmakta ve bir robot kol hareket ettirilerek cisimlere erişmek, onları kavrayarak kullanmak mümkün olabilmektedir. Boğaziçi Üniversitesi’nde yürüttüğümüz ve TÜBİTAK tarafından desteklenen projemizde ise bu tür nöroprotezlere duyu özelliği kazandırmak üzere çalışmalar yapmaktayız.”
Nöroprotezler his kazanacak
Güçlü, hareket işlevi sağlamayı amaçlayan nöroprotezlerin halen en büyük eksikliklerinden birinin hareketten kaynaklanan duyunun ve cisimlere temasla oluşan dokunma hissinin (mekanik, sıcaklık, acı) oluşturduğu bedensel geri beslemenin bulunmaması olduğunu da vurgulayarak,
“Bu yüzden hastalar robot el veya kollarını hareket ettirirken sürekli onları izlemeleri gerekmektedir. Ayrıca nöroprotezi kendi uzuvları gibi kabul etmekte zorlanmaktadırlar. Nöroprotezlere duyu özelliği kazandırıldığında hem hareket performansının artması hem de hastaların daha iyi uyum sağlaması beklenmektedir.
Şu ana kadar yaptığımız deneylerde ‘’rat’’ bedenduyusu korteksinde bulunan nöronlardan kayıtlar almakta ve nöronlar elektriksel olarak uyarılırken psikofiziksel yanıtı ölçmekteyiz. Elektriksel uyaranla oluşan yapay duyu kullanılarak verilen psikofiziksel yanıtlar, doğal mekanik uyaranlar kullanılarak elde edilen performans ile karşılaştırılmakta ve hesaplamalı modeller kurulmaktadır’’ dedi.
Doğal davranış sırasında kullanılabilecek prototip cihaz donanımının geliştirilmesi için Boğaziçi Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü'ndeki BUMEMS laboratuvarı (Doç. Dr. Şenol Mutlu) ve Teknopark'ta bulunan Boğaziçi ARGE Ltd. Şti. (Prof. Dr. Mehmed Özkan) ile işbirliği yapılmakta olduğunu belirten Güçlü, projenin son aşamasında ‘’rat’’ların bu cihazı arka ayaklarına giyeceklerini ve böylelikle kendi ayak yüzeyleriyle değil, cihazdaki duyargalar yardımıyla hissedeceklerini belirtti. Güçlü sözlerini şöyle sürdürdü:
‘’Cihaz yüzeyindeki duyargalardan gelen işaretler, Dokunma Duyusu Araştırma Laboratuvarı'ndaki ana bilgisayarda çalışan hesaplamalı modellere göre gerçek zamanlı olarak işlenecek ve nöronları uyarmak için gereken elektriksel akım darbeleri oluşturulacaktır. Böylelikle ‘’rat’’ların davranışsal testleri yapay dokunma duyusu yardımıyla tamamlaması sağlanacaktır.”
Doç. Dr. Burak Güçlü