চীনা বিজ্ঞানীদের উদ্ভাবিত প্রসারণযোগ্য মস্তিষ্কের ইলেকট্রোড চিন্তা দিয়ে প্রযুক্তি নিয়ন্ত্রণের পথে বড় বাধা দূর করল

নেচার ইলেকট্রনিকসে যুগান্তকারী উদ্ভাবন

চীনা গবেষকেরা এমন একটি প্রসারণযোগ্য মাইক্রোইলেকট্রোড তৈরি করেছেন, যা মস্তিষ্কের স্বাভাবিক নড়াচড়ার সঙ্গে গতিশীলভাবে খাপ খাইয়ে নিতে পারে। এর ফলে আক্রমণাত্মক ব্রেন-কম্পিউটার ইন্টারফেসের (বিসিআই) ক্লিনিক্যাল প্রয়োগে দীর্ঘদিনের বড় প্রযুক্তিগত বাধা দূর হয়েছে। চীনের ইনস্টিটিউট ফর ব্রেন রিসার্চ, বেইজিংয়ের ফাং ইংয়ের নেতৃত্বে গবেষণাটি ২০২৬ সালের ৬ ফেব্রুয়ারি নেচার ইলেকট্রনিকস সাময়িকীতে প্রকাশিত হয়। এই উদ্ভাবন স্নায়ুপ্রযুক্তির একটি মৌলিক সমস্যার সমাধান করেছে। প্রচলিত নমনীয় ইলেকট্রোড বাঁকতে পারে, কিন্তু প্রসারিত হতে পারে না। ফলে প্রতিটি হৃদ্‌স্পন্দনে মস্তিষ্ক স্পন্দিত হলে বা খুলির ভেতরে অবস্থান বদলালে সেগুলো স্নায়ুকলা থেকে সরে যায়। নতুন ইলেকট্রোডের নকশায় সর্পিল গঠন ব্যবহার করা হয়েছে, যা প্রসারণের বলকে ক্ষতিহীন বাঁকানো গতিতে রূপান্তরিত করে। ফলে যন্ত্রটি মস্তিষ্কের সঙ্গে নড়তে পারে, তার গতির বিরোধিতা করে না। সর্পিল আকৃতির কারণে ইলেকট্রোডটি স্প্রিংয়ের মতো প্রসারিত ও সংকুচিত হতে পারে। এতে সূক্ষ্ম স্নায়ুকলায় ক্ষতিকর শিয়ার বল না পৌঁছিয়েই মস্তিষ্কের ছন্দময় নড়াচড়ার সঙ্গে খাপ খায়।

প্রায় চার বছর আগে অমানব প্রাইমেটদের ওপর পরীক্ষার সময় ফাংয়ের দলের নজরে প্রথম সমস্যাটি আসে। একান্ত সাক্ষাৎকারে তিনি জানান, মস্তিষ্কের নড়াচড়ার কারণে নমনীয় ইলেকট্রোড সরে যাওয়ার বাস্তব ঝুঁকি দলটি পর্যবেক্ষণ করেছিল। এ পর্যবেক্ষণের পর গবেষকদল নতুন কাঠামোগত পদ্ধতি খুঁজতে শুরু করে, যাতে আশপাশের কলায় ক্ষতিকর বল প্রয়োগ না করেই ইলেকট্রোড প্রসারিত হতে পারে।

শুধু নমনীয় হলেই যথেষ্ট নয়

২০২৪ সালে ইলন মাস্কের নিউরালিংক জানায়, তাদের ১,০২৪টি নমনীয় ইলেকট্রোডের প্রায় ৮৫ শতাংশই প্রথম মানব রোগীর মস্তিষ্কে স্থাপনের কয়েক সপ্তাহের মধ্যে সরে গেছে। এ ঘটনায় ইলেকট্রোড সরে যাওয়ার সমস্যা আন্তর্জাতিক মনোযোগ পায়। মস্তিষ্ক স্থির কোনো অঙ্গ নয়। প্রতিটি হৃদ্‌স্পন্দনের সঙ্গে এটি প্রায় ১০০ মাইক্রোমিটার নড়ে এবং শ্বাস-প্রশ্বাস ও মাথার নড়াচড়ার সঙ্গে অবস্থান বদলায়। প্রচলিত সরলরৈখিক ইলেকট্রোড বাঁকতে পারলেও এই অবিরাম নড়াচড়ার সঙ্গে খাপ খাওয়ানোর মতো যান্ত্রিক নমনীয়তা নেই। ইলেকট্রোডের এক প্রান্ত খুলিতে এবং অন্য প্রান্ত মস্তিষ্কের কলায় স্থির থাকলে, তাদের আপেক্ষিক যেকোনো নড়াচড়ায় টান তৈরি হয়। প্রচলিত নকশার ইলেকট্রোড এই টানের প্রতিক্রিয়ায় কলা থেকে সরে যায়। এতে সংকেত হারায়, প্রদাহজনিত প্রতিক্রিয়া দেখা দেয় এবং ইমপ্লান্টের চারপাশে দাগের কলা তৈরি হয়। এই যান্ত্রিক অসামঞ্জস্য দীর্ঘমেয়াদে আক্রমণাত্মক বিসিআইয়ের স্থিতিশীলতার সবচেয়ে কঠিন বাধাগুলোর একটি। গ্লিয়াল স্কারিং নামে পরিচিত এই দাগের কলা ইলেকট্রোডকে কাছের নিউরন থেকে বিচ্ছিন্ন করে দেয়। ফলে সংকেতের মান ক্রমাগত কমে যায়, একসময় যন্ত্রটি কার্যত অকেজো হয়ে পড়ে।

সর্পিল গঠন

সমাধানের জন্য ইলেকট্রোডের জ্যামিতি নিয়ে মৌলিকভাবে নতুন করে ভাবতে হয়েছে। সরল বা সামান্য বাঁকানো তারের বদলে দলটি অতি-পাতলা সর্পিল কাঠামোর ইলেকট্রোড নকশা করে। যন্ত্রটি কীভাবে যান্ত্রিক চাপ সামলায়, সেটিই মূল উদ্ভাবন। মস্তিষ্ক নড়লে সর্পিল কাঠামো টানজনিত প্রসারণকে কম শক্তির বাকলিং বিকৃতিতে রূপান্তরিত করে। অর্থাৎ সরে যাওয়ার বদলে বাঁকে ও কুণ্ডলী পাকায়। এই কাঠামোগত নকশায় নড়াচড়ার সঙ্গে খাপ খাওয়াতে প্রয়োজনীয় বল অনেক কমে যায়। ফাংয়ের ভাষ্য অনুযায়ী, প্রচলিত সরলরৈখিক ইলেকট্রোড ১০০ মাইক্রোমিটার প্রসারিত করতে প্রায় ৪ মিলিনিউটন বল প্রয়োজন হয়। নতুন প্রসারণযোগ্য নকশায় লাগে মাত্র ৩৭ মাইক্রোনিউটন, অর্থাৎ প্রায় একশ ভাগের এক ভাগ বল। যান্ত্রিক চাপের এই হ্রাস ইমপ্লান্টের স্থানে কলার ক্ষতি ও রোগপ্রতিরোধী প্রতিক্রিয়া কমায়।

উচ্চগতিতে বিপুল পরিমাণ স্নায়বিক সংকেত সংগ্রহের সক্ষমতা এবং জৈবযান্ত্রিক নমনীয়তা একত্র করে তৈরি করা হয়েছে ইলেকট্রোডগুলো, যার উপাদান অতি-পাতলা নমনীয় ফিল্ম। গবেষকদল মাকাক বানরের ওপর ১,০২৪ চ্যানেলের উচ্চ-ঘনত্বের অ্যারে পরীক্ষা করে সফল হয়েছে। এতে বিপুল পরিসরে সংকেত সংগ্রহ এবং দীর্ঘমেয়াদি স্থিতিশীলতা, দুটিই প্রমাণিত হয়েছে। এই মাপ বাণিজ্যিক ব্যবস্থার মূল বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ, পাশাপাশি জীবন্ত কলার সঙ্গে এর যান্ত্রিক সংহতিও উন্নত।

গবেষণাগার থেকে জীবিত রোগীর কাছে

চীনে আক্রমণাত্মক বিসিআই উন্নয়নে সামগ্রিক গতি বাড়ার মধ্যে এ ইলেকট্রোড উদ্ভাবন সামনে এসেছে। ২০২৫ সালের মার্চে চাইনিজ অ্যাকাডেমি অব সায়েন্সেসের সেন্টার ফর এক্সেলেন্স ইন ব্রেন সায়েন্স অ্যান্ড ইন্টেলিজেন্স টেকনোলজি, ফুদান বিশ্ববিদ্যালয়ের অধিভুক্ত হুয়াশান হাসপাতালের সঙ্গে মিলে চীনের প্রথম মানবদেহে আক্রমণাত্মক বিসিআই ব্যবস্থার ক্লিনিক্যাল পরীক্ষা শুরু করে। এর মধ্য দিয়ে যুক্তরাষ্ট্রের পর চীন দ্বিতীয় দেশ হিসেবে আক্রমণাত্মক ব্রেন-কম্পিউটার ইন্টারফেসকে ক্লিনিক্যাল পর্যায়ে নিয়ে যায়। অস্ত্রোপচারকারী দল মিলিমিটার পর্যায়ের নির্ভুলতায় মোটর কর্টেক্সে ইলেকট্রোড স্থাপন করতে উচ্চ-নির্ভুলতার নেভিগেশন ব্যবস্থা ব্যবহার করে, যাতে প্রক্রিয়ায় আঘাত কম লাগে।

প্রথম অংশগ্রহণকারী ১৩ বছর আগে উচ্চ ভোল্টেজের বিদ্যুৎস্পৃষ্ট হয়ে চারটি অঙ্গই হারান। ২০২৫ সালের ২৫ মার্চ তার শরীরে ইমপ্লান্টটি স্থাপন করা হয়। দুই থেকে তিন সপ্তাহ প্রশিক্ষণের পর তিনি শুধু চিন্তা দিয়ে ইলেকট্রনিক যন্ত্র নিয়ন্ত্রণ করতে পারতেন; দক্ষতার সঙ্গে রেসিং গেম ও দাবার প্রোগ্রাম চালাতেন। ২০২২ সালে উচ্চ স্তরের স্পাইনাল কর্ডে আঘাত পাওয়া দ্বিতীয় রোগী, যাঁকে মি. ঝাং নামে শনাক্ত করা হয়েছে, আরও উল্লেখযোগ্য সক্ষমতা অর্জন করেছেন। ২০২৫ সালের জুনে ডব্লিউআরএস০১ ওয়্যারলেস ইমপ্লান্ট পাওয়ার পর তিনি স্মার্ট হুইলচেয়ার চালানো, রোবট কুকুরকে নির্দেশ দেওয়া এবং ভেন্ডিং মেশিনের পণ্য যাচাইয়ের বেতনভুক্ত দূরবর্তী কাজ করতে শিখেছেন। শুধু স্নায়বিক সংকেত ব্যবহার করে আয়মূলক কাজে যুক্ত হওয়া বিসিআই পরীক্ষার প্রথম পরিচিত অংশগ্রহণকারী তিনি।

ঘটনার পর তিন বছরেরও বেশি সময় পেরিয়ে গেছে, আর এখন আমি অবশেষে আবার কাজ করতে পারছি।

রোগী জানান, তিনি ইন্টার্ন হিসেবে পণ্য বাছাইয়ের কাজ করেন এবং চিন্তা দিয়ে কম্পিউটারের কার্সর নিয়ন্ত্রণ করেন। ব্যবস্থাটি স্নায়বিক সংকেত প্রক্রিয়াকরণ করে, নড়াচড়ার অভিপ্রায় শনাক্ত করে এবং চোখের পলক ফেলার চেয়েও কম সময়ে, কয়েক দশ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে, নিয়ন্ত্রণের নির্দেশ তৈরি করে।

চীনের বিস্তৃত বিসিআই উদ্যোগ

শিক্ষাপ্রতিষ্ঠানের গবেষণার বাইরে বাণিজ্যিক উন্নয়নও দ্রুত এগোচ্ছে। ফাং ইংয়ের সহপ্রতিষ্ঠিত প্রতিষ্ঠান ঝিরান মেডিকেল সম্প্রতি সিরিজ এ অর্থায়নে ৩০ কোটি ইউয়ানের বেশি সংগ্রহ করেছে, যা আক্রমণাত্মক বিসিআই প্রযুক্তিকে ক্লিনিক্যাল প্রয়োগে এগিয়ে নিতে কাজে লাগবে। প্রতিষ্ঠানটি সম্পূর্ণ ইমপ্লান্টযোগ্য ওয়্যারলেস ব্যবস্থা তৈরি করেছে, যাতে সর্বোচ্চ ১,০২৪টি চ্যানেল সমর্থিত হয়। এতে মুদ্রার সমান আকারের প্রসেসর রয়েছে, যা আগের নকশার তুলনায় বিদ্যুৎ খরচ ৭৫ শতাংশ কমায়। বেইজিংয়ে প্রতিষ্ঠানটি ক্লিনিক্যাল মানের উৎপাদনকেন্দ্র গড়ে তুলেছে, যেখানে বড় পরিসরে প্রসারণযোগ্য ইলেকট্রোড তৈরি করা সম্ভব।

পরিপূরক প্রযুক্তি নিয়ে অন্য প্রতিষ্ঠানগুলোও বাজারে আসছে। স্টেয়ারমেড টেকনোলজি মানুষের চুলের ব্যাসের একশ ভাগের এক ভাগ মাপের অতি-নমনীয় ইলেকট্রোড তৈরি করেছে, ফলে মস্তিষ্কের কোষগুলো এর উপস্থিতি প্রায় টেরই পায় না। ৩০ থেকে ৪০ জন অংশগ্রহণকারীকে নিয়ে একাধিক কেন্দ্রে পরীক্ষা চালানোর পরিকল্পনা রয়েছে প্রতিষ্ঠানটির; লক্ষ্য ২০২৮ সালের মধ্যে বাজারে অনুমোদন পাওয়া। এদিকে সাংহাই ব্রেন টাইগার টেকনোলজি ২৫৬ চ্যানেলের নমনীয় ইলেকট্রোড অ্যারে প্রদর্শন করেছে, যার তথ্য সঞ্চালনের হার নিউরালিংকের প্রকাশিত উপাত্তের সঙ্গে তুলনীয়।

জাতীয় নীতির সমর্থনেও এই বাণিজ্যিক তৎপরতা এগোচ্ছে। চীন আসন্ন ১৫তম পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনার সুপারিশে বিসিআই উন্নয়ন অন্তর্ভুক্ত করেছে। ২০২৫ সালের মার্চে ন্যাশনাল হেলথকেয়ার সিকিউরিটি অ্যাডমিনিস্ট্রেশন আক্রমণাত্মক বিসিআই স্থাপন ও অপসারণের জন্য নির্দিষ্ট মূল্য নির্ধারণের খাত চালু করে। এর ফলে ক্লিনিক্যাল বিল ও বিমা সুবিধার জন্য নিয়ন্ত্রক কাঠামো তৈরি হয়েছে।

বৈশ্বিক প্রযুক্তি প্রতিযোগিতা

চিন্তা দিয়ে নিয়ন্ত্রিত যন্ত্র বাণিজ্যিকভাবে বাজারে আনার প্রতিযোগিতায় এই উদ্ভাবন চীনকে বিশেষ করে নিউরালিংকের মতো মার্কিন প্রতিষ্ঠানের সরাসরি প্রতিদ্বন্দ্বী করে তুলেছে। চিপ সংহতকরণ ও ব্যবস্থাভিত্তিক পণ্যে যুক্তরাষ্ট্র এগিয়ে থাকলেও নমনীয় ইলেকট্রোডের উপাদান এবং কম আক্রমণাত্মক অস্ত্রোপচার কৌশলে চীন নিজস্ব শক্ত অবস্থান তৈরি করেছে। চীনা ইলেকট্রোডের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল নিউরালিংকের যন্ত্রের তুলনায় এক-পঞ্চমাংশ থেকে এক-সপ্তমাংশ। এগুলো প্রতিদ্বন্দ্বী পণ্যের তুলনায় ১০০ গুণেরও বেশি নমনীয়।

প্রযুক্তিগত পদ্ধতিতে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। নিউরালিংকের সম্পূর্ণ আক্রমণাত্মক ব্যবস্থায় খুলির একটি অংশ সরিয়ে শক্ত বা আধা-শক্ত ইলেকট্রোড অ্যারে বসাতে হয়, যাতে অস্ত্রোপচারের ঝুঁকি বেশি। চীনা দলগুলো খুলিতে ছোট ছিদ্র করে অতি-নমনীয় প্রোব ব্যবহারের মতো কম আক্রমণাত্মক কৌশলে জোর দিয়েছে। হুয়াশান হাসপাতালের নিউরোসার্জন লু জুনফেং খেলাধুলার উপমা দিয়ে বিসিআইয়ের বিভিন্ন পদ্ধতির পার্থক্য ব্যাখ্যা করেছেন। অনাক্রমণাত্মক যন্ত্র স্টেডিয়ামের বাইরে রাখা মাইক্রোফোনের মতো, যা শুধু দর্শকদের আওয়াজ ধরে। আধা-আক্রমণাত্মক যন্ত্র মাঠের ওপর ঝুলে থেকে আরও স্পষ্ট শব্দ ধারণ করে। আর আক্রমণাত্মক যন্ত্র খেলোয়াড়দের গায়ে লাগানো থাকে, তাই প্রতিটি কথা নিখুঁতভাবে শোনা যায়।

টেলিযোগাযোগ অবকাঠামোয় চীনের শক্তির সুবিধাও দেশটির ব্যবস্থাটি পায়। উন্নত ওয়্যারলেস যোগাযোগ প্রোটোকল ব্যবহার করে ডব্লিউআরএস০১ ব্যবস্থায় এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে সংকেত পৌঁছাতে ১০০ মিলিসেকেন্ডের কম সময় লাগে। ফলে ব্যবহারকারীর কাছে নিয়ন্ত্রণ স্বাভাবিক ও তাৎক্ষণিক মনে হয়।

প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ এখনো রয়ে গেছে

এই অগ্রগতি সত্ত্বেও আক্রমণাত্মক বিসিআই নিয়মিত চিকিৎসায় ব্যবহারের আগে উল্লেখযোগ্য বাধা রয়ে গেছে। দীর্ঘমেয়াদি জৈব-সামঞ্জস্য একটি প্রধান উদ্বেগ। তাৎক্ষণিক পরীক্ষায় রোগপ্রতিরোধী প্রতিক্রিয়া সামান্য দেখা গেলেও, বছরের পর বছর বা কয়েক দশক ধরে মস্তিষ্কে থাকা বহিরাগত বস্তুর প্রতি মস্তিষ্কের প্রতিক্রিয়া পর্যবেক্ষণ চালিয়ে যেতে হবে। যন্ত্র হালনাগাদ করার সমস্যারও সমাধান দরকার। বাহ্যিক ইলেকট্রনিক যন্ত্রের মতো ইমপ্লান্ট করা ব্যবস্থা অতিরিক্ত অস্ত্রোপচার ছাড়া সহজে বদলানো যায় না।

প্রযুক্তিগত অগ্রগতির সঙ্গে নৈতিকতা ও নিরাপত্তার প্রশ্নও জড়িত। আক্রমণাত্মক বিসিআই মস্তিষ্কে সরাসরি প্রবেশের পথ তৈরি করে, ফলে স্নায়বিক উপাত্তের গোপনীয়তা এবং অননুমোদিত প্রবেশ ঠেকানো নিয়ে উদ্বেগ তৈরি হয়। চিকিৎসা-নৈতিকতাবিদেরা পরিচয় যাচাই, তথ্য এনক্রিপশন এবং মস্তিষ্কের উপাত্তের অপব্যবহার রোধে কঠোর মানদণ্ডের প্রয়োজনীয়তার ওপর জোর দিচ্ছেন। প্রযুক্তিটির জন্য সতর্ক মনস্তাত্ত্বিক মূল্যায়নও দরকার, কারণ রোগীদের এমন যন্ত্রের সঙ্গে মানিয়ে নিতে হয়, যা তাঁদের চিন্তার ব্যাখ্যা করে।

এক নজরে

• চীনা গবেষকেরা নেচার ইলেকট্রনিকসে প্রসারণযোগ্য ইলেকট্রোডের নকশা প্রকাশ করেছেন। এতে নিউরালিংকের প্রথম মানব পরীক্ষায় ৮৫ শতাংশ ইলেকট্রোড সরে যাওয়ার কারণ হওয়া সমস্যা সমাধান হয়েছে
• সর্পিল আকৃতির ইলেকট্রোডে প্রচলিত নকশার তুলনায় প্রসারণের জন্য একশ ভাগের এক ভাগ বল প্রয়োজন হয়, ফলে কলার ক্ষতি ও রোগপ্রতিরোধী প্রতিক্রিয়া কমে
• ২০২৫ সালের মার্চে চীন প্রথম আক্রমণাত্মক বিসিআই ক্লিনিক্যাল পরীক্ষা শুরু করে; যুক্তরাষ্ট্রের পর এই মাইলফলকে পৌঁছানো দ্বিতীয় দেশ চীন
• রোগীরা চিন্তা দিয়ে কম্পিউটার, হুইলচেয়ার ও রোবট কুকুর নিয়ন্ত্রণে সক্ষম হয়েছেন; একজন অংশগ্রহণকারী বেতনভুক্ত দূরবর্তী কাজে ফিরেছেন
• ঝিরান মেডিকেল ও স্টেয়ারমেডসহ একাধিক চীনা প্রতিষ্ঠান বাণিজ্যিক অনুমোদনের দিকে এগোচ্ছে; লক্ষ্য ২০২৮ সাল
• চীনের আসন্ন ১৫তম পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনায় প্রযুক্তিটি অন্তর্ভুক্ত হয়েছে এবং বিসিআই পদ্ধতির জন্য নির্দিষ্ট চিকিৎসা বিলিং কোড চালু হয়েছে