مارماهی؛ الهام بخش روبات‌های توانبخشی | بیماران آسیب‌ نخاعی با این فناوری می‌توانند حرکت کنند

همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: پژوهشی بین‌المللی به رهبری دانشگاه «توهوکو» در ژاپن نشان داده است که ترکیبی از سازوکار عصبی ذاتی و بازخورد حسی در بدن مارماهی باعث می‌شود این حیوان پس از آسیب‌های نخاعی قادر به حرکت باشد. پژوهشگران دریافتند که این یافته‌ها می‌تواند الهام‌بخش نسل جدید روبات‌های پیشرفته و فناوری‌های توانبخشی باشد و به بیماران با آسیب نخاعی کمک کند.

چگونه مارماهی‌ها بدون نخاع هم حرکت می‌کنند؟

به گزارش آی‌ای، برای بررسی اینکه چگونه مارماهی‌ها پس از آسیب نخاعی همچنان قادر به حرکتند، دانشمندان آزمایش‌هایی روی مارماهی‌های واقعی و روبات انجام دادند. این آزمایش‌ها نشان داد که مارماهی‌ها از سیگنال‌های حسی بدن خود، مانند کشش و فشار، برای سازگاری با محیط استفاده می‌کنند. این سیگنال‌ها به همراه ریتم ذاتی سیستم عصبی کافی است تا حرکت هماهنگ حتی پس از آسیب شدید نخاع ادامه یابد.

بر اساس نتایج این پژوهش، ترکیب بازخورد حسی و ریتم درونی مدار عصبی، بدون نیاز به فرمان مستقیم از مغزبرای هماهنگی حرکت در دو سوی محل آسیب کافی است. این یافته‌ می‌تواند الهام‌بخش طراحی فناوری‌های توانبخشی و اسکلت‌های بیرونی هوشمند باشد که به افراد با آسیب نخاعی امکان حرکت طبیعی‌تر و مستقل‌تر می‌دهند.

به گفته «کوتارو یاسویی» استادیار دانشگاه توهوکو، یافته‌های این پژوهش به طراحی روبات‌های بسیار سازگار کمک می‌کند؛ روبات‌هایی که می‌توانند در محیط‌های غیرقابل پیش‌بینی به راحتی حرکت کنند.

محققان در این پژوهش مدلی عصبی طراحی کردند که دو نوع بازخورد حسی – کشش و فشار – را ترکیب می‌کرد. این مدل هم در شبیه‌سازی رایانه‌ای و هم در یک روبات واقعی آزمایش شد و نتایج نشان داد بازخورد حسی به سرعت حرکت پایدار ایجاد می‌کند و همین مدار عصبی امکان خزیدن روی زمین و عبور از موانع را هم به روبات داد. کشش بدن نقش حیاتی در ایجاد نیروی پیش‌برنده داشت.

بیشتر بخوانید:

پیامدهای تکاملی و کاربردهای آینده

این پژوهش علاوه بر الهام رباتیک و توانبخشی، دیدگاهی تازه درباره تکامل ارائه می‌دهد. به گفته «آکیو ایشیگورو»، استاد مؤسسه ارتباطات الکتریکی دانشگاه توهوکو، کشف اینکه مدار عصبی شنا می‌تواند روی خشکی هم حرکت ایجاد کند، نشان می‌دهد مهره‌داران اولیه شاید نیازی به ایجاد مدارهای کاملاً جدید برای زندگی روی خشکی نداشتند.

دانشمندان امیدوارند این یافته‌ها به توسعه ربات‌های مارماهی‌شکل منجر شود؛ ربات‌هایی که قادر به انجام مأموریت‌های متنوع هستند، از کاوش سیارات ناشناخته گرفته تا کمک در مناطق بحران‌زده، و حتی ارائه ابزارهای کمکی برای توانبخشی انسان‌ها.

در سال ۲۰۱۷ نیز پژوهشگران سوئیسی رباتی به نام Envirobot ساختند که شبیه مارماهی طراحی شده بود و با حسگرها و موتورهای داخلی، می‌توانست به طور خودکار آلودگی آب‌ها را ردیابی کند. این مطالعه با همکاری پژوهشگران دانشگاه آینده هوکایدو، پلی‌تکنیک فدرال لوزان و دانشگاه اتاوا انجام شد.