নিউরোমরফিক ইঞ্জিনিয়ারিং ও ব্রেন-মেশিন ইন্টারফেস (পর্ব ১২): মোটর নিউরোপ্রস্থেটিক্স ও কাইনেম্যাটিক নিয়ন্ত্রণ: ক্লোজড-লুপ রোবোটিক বাহু ও সেন্সরি-মোটর ল্যাটেন্সি

মেরুরজ্জুর আঘাত বা এএলএস (ALS) রোগে আক্রান্ত ব্যক্তিরা চিন্তা করার পূর্ণ ক্ষমতা রাখলেও মস্তিষ্কের নির্দেশ পেশীতে পৌঁছানোর পথ সম্পূর্ণ বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। মোটর নিউরোপ্রস্থেটিক্স মস্তিষ্কের মোটর কর্টেক্স (( ext{M1})) থেকে সরাসরি সংকেত সংগ্রহ করে তা বায়োনিক রোবোটিক হাত বা এক্সোস্কেলেটনে প্রেরণ করে রোগীদের পুনরায় স্বাভাবিক চলাফেরার স্বাধীনতা ফিরিয়ে দেয়। এই পর্বে আমরা ডিরেকশনাল টিউনিং, পপুলেশন ভেক্টর এবং রোবোটিক আর্মের ৭-ডিগ্রি অব ফ্রিডম নিয়ন্ত্রণ পর্যালোচনা করব।

১. জর্জেপোলসের ডিরেকশনাল টিউনিং ও পপুলেশন ভেক্টর

১৯৮২ সালে অ্যাপোস্টোলোস জর্জেপোলস আবিষ্কার করেন যে মোটর কর্টেক্সের একটি একক নিউরন পৃথক পেশী নিয়ন্ত্রণ করে না, বরং ত্রি-মাত্রিক স্থানে হাতের সামগ্রিক গতির দিক নির্দেশ করে। এই সম্পর্কটি কোসাইন কার্ভ মেনে চলে:

[
r_i( heta) = b_i + k_i cos( heta – heta_i)
]

শত শত নিউরনের এই প্রিয় দিককে (Preferred Direction) একত্রিত করে পপুলেশন ভেক্টর হিসাব করা হয়, যার ফলে রোবোটিক বাহু রোগীর ইচ্ছামতো মসৃণভাবে নির্দেশিত দিকে ধাবিত হয়।

২. ক্লিনিক্যাল সাফল্য ও ৭-ডিগ্রি অব ফ্রিডম নিয়ন্ত্রণ

BrainGate এবং পিটসবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ের ক্লিনিক্যাল পরীক্ষায় দীর্ঘদিনের পক্ষাঘাতগ্রস্ত রোগীরা উটাহ অ্যারে চিপের সাহায্যে জটিল রোবোটিক হাত দিয়ে কফি পান করা, খাবার মুখে তোলা এবং ৭টি স্বাধীন অক্ষে (X, Y, Z, Roll, Pitch, Yaw, Gripper) ৯০% এর বেশি সফলতায় কাজ করতে সক্ষম হয়েছেন।

৩. সেন্সরি-মোটর ল্যাটেন্সি

একটি নিখুঁত ক্লোজড-লুপ ব্যবস্থায় ডিকোডিং ল্যাটেন্সি ৫০ মিলিসেকেন্ডের নিচে রাখা অপরিহার্য। ল্যাটেন্সি বেশি হলে রোগী নিয়ন্ত্রণ হারিয়ে ফেলেন এবং রোবোটিক হাত লক্ষ্য অতিক্রম করে কম্পন তৈরি করে।

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।