رابط‌های مغز و کامپیوتر، مهندسی عصبی و نورورباتیک

آنچه یاد خواهید گرفت:

• اهداف یادگیری به صورت دسته‌بندی شده در زمینه تخصص نرم‌افزار و سخت‌افزار، مهارت‌های کمی، تفکر نقادانه، دانش زیست‌شناسی و سواد علمی ارائه شده‌اند.
• نرم‌افزار - فیلتر سیگنال‌های زیستی پر سروصدا
• نرم‌افزار - استخراج ویژگی‌ها از موج‌های نوروماسكولی
• نرم‌افزار - رمزگشایی اطلاعات از رکوردهای عصبی و الکترومیوگرافیک
• نرم‌افزار - پیاده‌سازی شبکه عصبی مصنوعی در متلب برای کنترل بلادرنگ
• نرم‌افزار - کنترل یک دست رباتیک بلادرنگ با استفاده از رکوردهای زیستی
• نرم‌افزار - پیاده‌سازی بازخورد لمسی الهام گرفته از زیست به صورت بلادرنگ
• نرم‌افزار - توسعه تحریک الکتریکی عملکردی بلادرنگ برای فناوری‌های کمکی و توانبخشی
• سخت‌افزار - توصیف نحوه پیاده‌سازی تکنیک‌های مختلف الکتروفیزیولوژی (مانند space clamp و voltage clamp) و کاربردهای آنها
• سخت‌افزار - شرح اصول تحریک عصبی ایمن و مؤثر
• سخت‌افزار - ترسیم شکل‌های مختلف موج‌های شبیه‌سازی
• سخت‌افزار - توضیح واکنش‌های شیمیایی برای شبیه‌سازی الکتریکی نورون‌ها
• سخت‌افزار - بررسی مزایا و معایب انواع مواد مختلف به عنوان الکترودهای تحریک عصبی
• سخت‌افزار - ضبط سیگنال‌های الکترومیوگرافی از سطح بدن
• کمی - مدل‌سازی نورون‌ها به عنوان مدارهای الکتریکی
• کمی - تعیین کمیت تغییرات یون و ولتاژ در طول پتانسیل عمل
• کمی - اندازه‌گیری تغییرات مکانی-زمانی در فعالیت الکتریکی در سراسر نورون‌ها
• کمی - انجام تحلیل ایمنی تحریک عصبی
• کمی - بررسی تأثیر تغییرات مورفولوژیکی نورون (مانند طول، قطر) بر تغییرات مکانی-زمانی فعالیت الکتریکی
• کمی - بررسی تأثیر تغییرات ویژگی‌های الکتریکی نورون (مانند ظرفیت، مقاومت) بر تغییرات مکانی-زمانی فعالیت الکتریکی
• تفکر نقادانه - توضیح ویژگی‌های داده‌ آموزشی خوب برای کاربردهای مهندسی عصبی
• تفکر نقادانه - توصیف ارتباط شبکه‌های عصبی مصنوعی با شبکه‌های عصبی زیستی
• تفکر نقادانه - توضیح عملکرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در زمینه مهندسی عصبی
• تفکر نقادانه - ارزیابی عملکرد الگوریتم رمزگشایی حرکتی
• تفکر نقادانه - تفسیر پاسخ‌های فیزیولوژیکی به تحریک عصبی
• تفکر نقادانه - اشکال‌زدایی خطاهای رایج در تحریک عصبی
• تفکر نقادانه - اشکال‌زدایی خطاهای رایج الکتروفیزیولوژی
• تفکر نقادانه - توسعه کاربردهای نوین نورو مدولاسیون
• تفکر نقادانه - ارزیابی انتقادی فناوری رابط مغز-کامپیوتر
• زیست‌شناسی - لیست چندین کاربرد مهندسی عصبی
• زیست‌شناسی - شناسایی بیماری‌های مناسب برای کاربردهای نسل آینده نورو مدولاسیون
• زیست‌شناسی - ترسیم و توضیح نحوه انتقال اطلاعات و انجام تسک‌های پیچیده توسط شبکه‌های عصبی زیستی
• زیست‌شناسی - شرح پایه مولکولی پتانسیل‌های عمل
• زیست‌شناسی - خلاصه مسیر از قصد حرکتی تا حرکت فیزیکی
• زیست‌شناسی - توضیح کد عصبی اعمال حرکتی
• زیست‌شناسی - ترسیم موج‌های نوروماسكولی مختلف
• زیست‌شناسی - توضیح نحوه رمزگذاری اطلاعات حسی توسط شبکه‌های عصبی زیستی
• زیست‌شناسی - استفاده از اصول زیستی پایه برای هدایت توسعه هوش مصنوعی
• سواد علمی - خلاصه وضعیت فعلی حوزه مهندسی عصبی
• سواد علمی - شناسایی چالش‌های تحقیقاتی آینده در زمینه مهندسی عصبی
• سواد علمی - استناد به مقالات مرتبط با مهندسی عصبی
• سواد علمی - نگارش مقاله 4 صفحه‌ای در قالب IEEE برای کنفرانس
• سواد علمی - استفاده از نرم‌افزارهای مدیریت منابع
• سواد علمی -انجام تحلیل‌های آماری پایه

پیش‌نیازهای دوره

• هیچ پیش‌نیاز خاصی برای دوره وجود ندارد.
• این دوره شامل لابراتوارهای اختیاری است که داشتن پیشینه در برنامه‌نویسی در آنها مفید است. با این حال، از آنجا که این لابراتوارها اختیاری هستند، داشتن تجربه برنامه‌نویسی الزامی نیست.

توضیحات دوره

این دوره ابزارها و کاربردهایی در حوزه مهندسی عصبی را پوشش می‌دهد که تمرکز اصلی آن روی کاربردهای رباتیک بلادرنگ است. مهندسی عصبی شاخه‌ای میان‌رشته‌ای است که با حوزه‌های مختلفی مانند نوروآناتومی، الکتروفیزیولوژی، نظریه مدار، الکتروشیمی، نظریه میدان‌های بیوالکتریک، ابزارهای پزشکی، بیومتریال‌ها، علوم محاسباتی عصبی، علوم کامپیوتر، رباتیک، تعامل انسان و کامپیوتر و توانبخشی نوروموسکولی تداخل دارد.

این دوره بر اساس ایده مرکزی مطالعه انتقال اطلاعات الکترومغناطیسی به داخل یا خارج از سیستم عصبی طراحی شده است. در این چارچوب، دوره به سه بخش کلی تقسیم می‌شود که شامل نورو رکوردینگ، نورو استیمولیشن و نورو مدولاسیون حلقه بسته است.

بخش نورو رکوردینگ شامل تکنیک‌های تهاجمی و غیرتهاجمی ضبط، پردازش سیگنال، استخراج ویژگی‌های عصبی، شبکه‌های عصبی زیستی و مصنوعی، و کنترل بلادرنگ دستگاه‌های رباتیک با استفاده از داده‌ عصبی است.

بخش نورو استیمولیشن شامل تکنیک‌های تهاجمی و غیرتهاجمی تحریک، تولید سیگنال، پاسخ‌های فیزیولوژیک، تحلیل ایمنی و تحریک بلادرنگ برای بازخورد لمسی و بازگرداندن حرکت اندام‌های فلج است.

در بخش نورو مدولاسیون حلقه بسته، پروژه‌های عملی به‌ صورت هدایت‌ شده توسط دانشجو اجرا می‌شود و مرور شرکت‌های مختلف در حوزه نوروتک ارائه می‌گردد. نمونه کاربردها عبارتند از دست‌های بیونیک کنترل شده با فکر که حس لمس طبیعی را بازیابی می‌کنند یا لینک‌های خنثی که می‌توانند افکار فرد را رمزگشایی کرده و عضوی که فلج شده را بازتوانی کنند.

دوره منابع بنیادی این حوزه را در اختیار دانشجویان قرار داده و ده‌ها آزمون کوتاه برای ارزیابی و تقویت مفاهیم کلیدی ارائه می‌دهد. همچنین پروژه‌های تحقیقاتی عملی اختیاری در دسترس است.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• افرادی که علاقه‌مند به فعالیت در حوزه رابط‌های مغز و کامپیوتر، مهندسی عصبی یا نوروروباتیک هستند.
• دانشجویان و افرادی که علاقه‌مند به یادگیری در زمینه نوظهور رابط‌های مغز و کامپیوتر هستند.
• اساتیدی که قصد دارند برنامه آموزشی در زمینه مهندسی عصبی و نوروروباتیک به مؤسسه خود اضافه کنند.
• سرمایه‌گذارانی که می‌خواهند مفاهیم پایه‌ای لازم برای سرمایه‌گذاری مطمئن در شرکت‌های نوروتک مانند Neuralink ایلان ماسک را درک کنند