مصنوعی حسی اعصابی نظام: مصنوعی اعضاء کے لیے ایک اعزاز

محققین نے ایک مصنوعی حسی اعصابی نظام تیار کیا ہے جو انسانی جسم سے ملتی جلتی معلومات پر کارروائی کر سکتا ہے اور یہ مصنوعی اعضاء کو مؤثر طریقے سے لمس کا احساس دے سکتا ہے۔

ہماری جلد، جسم کا سب سے بڑا عضو، بھی سب سے اہم ہے کیونکہ یہ ہمارے پورے جسم کو ڈھانپتا ہے، ہمارے جسم کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرتا ہے اور ہمیں نقصان دہ بیرونی عوامل جیسے سورج، غیر معمولی درجہ حرارت، جراثیم وغیرہ سے بچاتا ہے۔ ہماری جلد نمایاں طور پر پھیل سکتی ہے اور خود کو ٹھیک کر سکتی ہے۔ جلد بھی اہم ہے کیونکہ یہ ہمیں رابطے کا احساس فراہم کرتی ہے جس کے ذریعے ہم فیصلے کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ جلد ہمارے لیے ایک پیچیدہ سینسنگ اور سگنلنگ سسٹم ہے۔

میں شائع ایک مطالعہ میں سائنساسٹینفورڈ یونیورسٹی اور سیول نیشنل یونیورسٹی میں پروفیسر زینان باؤ کی سربراہی میں محققین نے ایک مصنوعی حسی اعصابی نظام جو "مصنوعی جلد" بنانے کی طرف ایک بڑا قدم ہو سکتا ہے۔ مصنوعی ادویات اعضاء جو حس کو بحال کر سکتے ہیں اور جلد کے عام ڈھانچے کی طرح کام کر سکتے ہیں۔ اس مطالعے کا چیلنجنگ پہلو یہ تھا کہ ہماری جلد کی مؤثر طریقے سے نقل کیسے کی جائے جس میں کئی منفرد خصوصیات موجود ہیں۔ جس خصوصیت کی نقل کرنا سب سے مشکل ہے وہ ہے جس انداز میں ہماری جلد ایک سمارٹ کی طرح کام کرتی ہے۔ حسی نیٹ ورک جو سب سے پہلے دماغ تک سنسنی پھیلاتا ہے اور ہمارے پٹھوں کو فوری فیصلے کرنے کے لیے اضطراری عمل کے ذریعے رد عمل کا حکم دیتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک نل کہنی کے پٹھوں کو کھینچنے کا سبب بنتا ہے، اور ان عضلات میں موجود سینسر نیوران کے ذریعے دماغ کو تحریک بھیجتے ہیں۔ نیوران پھر متعلقہ Synapses کو سگنلز کی ایک سیریز بھیجتا ہے۔ ہمارے جسم میں Synaptic نیٹ ورک پٹھوں میں اچانک کھنچاؤ کے انداز کو پہچانتا ہے اور بیک وقت دو سگنل بھیجتا ہے۔ ایک سگنل کی وجہ سے کہنی کے پٹھے اضطراری شکل میں سکڑ جاتے ہیں اور دوسرا سگنل دماغ کو اس احساس کے بارے میں بتانے کے لیے جاتا ہے۔ واقعہ کی یہ پوری ترتیب سیکنڈ کے تقریباً ایک حصے میں ہوتی ہے۔ اس پیچیدہ حیاتیاتی حسی اعصابی نظام کی نقل کرنا جس میں نیوران کے نیٹ ورک میں موجود تمام فعال عناصر بھی شامل ہیں۔

منفرد حسی اعصابی نظام جو حقیقی کی "نقل" کرتا ہے۔

محققین نے ایک منفرد حسی نظام بنایا ہے جو انسانی اعصابی نظام کے کام کرنے کے طریقے کو نقل کر سکتا ہے۔ محققین کی طرف سے ڈیزائن کردہ "مصنوعی اعصابی سرکٹ" تین اجزاء کو ایک فلیٹ، لچکدار شیٹ میں ضم کرتا ہے جس کی پیمائش چند سینٹی میٹر ہے۔ ان اجزاء کو انفرادی طور پر پہلے بیان کیا جا چکا ہے۔ پہلا جزو ایک ٹچ ہے۔ سینسر جو قوتوں اور دباؤ کا پتہ لگا سکتا ہے (یہاں تک کہ چھوٹے بھی)۔ یہ سینسر (بنایا نامیاتی پولیمر، کاربن نانوٹوبس اور گولڈ الیکٹروڈ) دوسرے جزو، ایک لچکدار الیکٹرانک نیورون کے ذریعے سگنل بھیجتے ہیں۔ یہ دونوں اجزاء اس کے بہتر اور بہتر ورژن ہیں جو پہلے اسی محققین نے تیار کیا تھا۔ ان دو اجزاء سے پیدا ہونے والے اور گزرے ہوئے حسی سگنلز تیسرے جزو، ایک مصنوعی Synaptic ٹرانجسٹر تک پہنچائے جاتے ہیں جو دماغ میں انسانی Synapses کی طرح تیار کیا جاتا ہے۔ ان تینوں اجزاء کو مربوط طریقے سے کام کرنا ہے اور اختتامی فنکشن کا مظاہرہ کرنا سب سے مشکل پہلو تھا۔ حقیقی حیاتیاتی synapses سگنلز کو ریلے کرتے ہیں اور معلومات کو ذخیرہ کرتے ہیں جو فیصلے لینے کے لیے درکار ہوتی ہے۔ یہ Synaptic ٹرانزسٹر مصنوعی عصبی سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے Synaptic ٹرانزسٹر کو الیکٹرانک سگنل فراہم کر کے یہ کام انجام دیتا ہے۔ لہذا، یہ مصنوعی نظام کم طاقت والے سگنلز کی شدت اور فریکوئنسی کی بنیاد پر حسی آدانوں کو پہچاننا اور ان پر ردعمل ظاہر کرنا سیکھتا ہے، بالکل اسی طرح کہ حیاتیاتی Synapse ایک زندہ جسم میں کیسے کرے گا۔ اس مطالعے کا نیاپن یہ ہے کہ کس طرح یہ تین انفرادی اجزاء جو پہلے معلوم تھے ایک مربوط نظام کی فراہمی کے لیے پہلی بار کامیابی کے ساتھ مربوط ہوئے۔

محققین نے اس نظام کی اضطراب پیدا کرنے اور ٹچ کو محسوس کرنے کی صلاحیت کا تجربہ کیا۔ ایک تجربے میں انہوں نے اپنے مصنوعی اعصاب کو کاکروچ کی ٹانگ سے جوڑا اور اپنے ٹچ سینسر پر ہلکا سا دباؤ ڈالا۔ الیکٹرانک نیوران نے سینسر سگنل کو ڈیجیٹل سگنلز میں تبدیل کیا اور انہیں Synaptic ٹرانزسٹر کے ذریعے منتقل کیا۔ اس کی وجہ سے ٹچ سینسر میں دباؤ میں اضافے یا کمی کی بنیاد پر کاکروچ کی ٹانگ مروڑ گئی۔ لہذا، اس مصنوعی سیٹ اپ نے یقینی طور پر twitch reflex کو چالو کیا۔ ایک دوسرے تجربے میں، محققین نے بریل حروف میں فرق کرنے کے قابل ہونے کے ذریعے مختلف ٹچ احساسات کا پتہ لگانے میں مصنوعی اعصاب کی صلاحیت کا مظاہرہ کیا۔ ایک اور ٹیسٹ میں انہوں نے ایک سلنڈر کو سینسر کے اوپر مختلف سمتوں میں گھمایا اور حرکت کی درست سمت کا درست طریقے سے پتہ لگانے میں کامیاب رہے۔ اس طرح، یہ آلہ آبجیکٹ کی شناخت اور ٹھیک ٹچٹائل انفارمیشن پروسیسنگ کو بہتر بنانے کے قابل ہے جیسے ساخت کی شناخت، بریل ریڈنگ اور اشیاء کے کناروں کو ممتاز کرنا۔

مصنوعی حسی اعصابی نظام کا مستقبل

یہ مصنوعی اعصابی ٹیکنالوجی بہت ابتدائی مرحلے میں ہے اور مطلوبہ پیچیدگی کی سطح تک نہیں پہنچی ہے لیکن اس نے جلد کے مصنوعی غلاف بنانے کے لیے بہت زیادہ امید پیدا کی ہے۔ یہ واضح ہے کہ اس طرح کے "ڈھکنے" کے لیے حرارت، کمپن، دباؤ اور دیگر قوتوں اور احساسات کا پتہ لگانے کے لیے آلات کی بھی ضرورت ہوگی۔ ان کے پاس لچکدار سرکٹس میں سرایت کرنے کی اچھی صلاحیت ہونی چاہئے تاکہ وہ دماغ کے ساتھ مؤثر طریقے سے انٹرفیس کرسکیں۔ ہماری جلد کی نقل کرنے کے لیے، ڈیوائس کو مزید انضمام اور فعالیت کی ضرورت ہے جو اسے مزید مستحکم اور قابل اعتماد بنائے گی۔

یہ مصنوعی اعصابی ٹیکنالوجی مصنوعی اعضاء کے لیے ایک وردان ثابت ہو سکتی ہے اور عضو تناسل میں احساسات کو بحال کر سکتی ہے۔ مزید 3D پرنٹنگ ٹیکنالوجی دستیاب اور زیادہ جوابی روبوٹکس سسٹم کے ساتھ مصنوعی آلات میں سال بھر میں بہت بہتری آئی ہے۔ ان اپ گریڈز کے باوجود، آج دستیاب زیادہ تر مصنوعی آلات کو انتہائی سخت طریقے سے کنٹرول کرنا پڑتا ہے کیونکہ یہ انسانی اعصابی نظام کی وسیع پیچیدگیوں کو شامل نہ کرنے کی وجہ سے دماغ کے ساتھ ایک اچھا تسلی بخش انٹرفیس فراہم نہیں کر پاتے ہیں۔ ڈیوائس فیڈ بیک نہیں دیتی اور اس طرح مریض بہت غیر مطمئن محسوس کرتا ہے اور جلد یا بدیر انہیں ضائع کر دیتا ہے۔ اس طرح کی مصنوعی اعصابی ٹیکنالوجی جب مصنوعی اعضاء میں کامیابی کے ساتھ شامل ہو جائے گی تو صارفین کے لیے رابطے کی معلومات فراہم کرے گی اور مریضوں کو بہتر تجربہ فراہم کرنے میں مدد کرے گی۔ یہ ڈیوائس اضطراری اور ٹچ سینس کی طاقتیں دے کر مختلف ایپلی کیشنز کے لیے جلد جیسا حسی نیورل نیٹ ورک بنانے کی جانب ایک بڑا قدم ہے۔

***

{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}

ذرائع)

Yeongin K et al. 2018. ایک بایو انسپائرڈ لچکدار نامیاتی مصنوعی عصبی اعصاب۔ سائنس. https://doi.org/10.1126/science.aao0098