Neural engineering
نیورل انجینئرنگ (جسے نیورو انجینئرنگ بھی کہا جاتا ہے) بائیو میڈیکل انجینئرنگ کے اندر ایک شعبہ ہے جو عصبی نظام کو سمجھنے، مرمت کرنے، تبدیل کرنے یا بڑھانے کے لیے انجینئرنگ کی تکنیکوں کا استعمال کرتا ہے۔ نیورل انجینئرز زندہ نیورل ٹشو اور غیر زندہ تعمیرات کے انٹرفیس پر ڈیزائن کے مسائل کو حل کرنے کے لیے منفرد طور پر اہل ہیں (ہیٹلنگ، 2008)۔ جائزہ نیورل انجینئرنگ کا شعبہ کمپیوٹیشنل نیورو سائنس، تجرباتی نیورو سائنس، نیورولوجی، الیکٹریکل انجینئرنگ اور زندہ نیورل ٹشو کی سگنل پروسیسنگ کے شعبوں پر مبنی ہے، اور اس میں روبوٹکس، سائبرنیٹکس، کمپیوٹر انجینئرنگ، نیورل ٹشو انجینئرنگ، میٹریل سائنس، اور نینو ٹیکنالوجی کے عناصر شامل ہیں۔ میدان میں نمایاں اہداف میں اعصابی نظام اور مصنوعی آلات کے درمیان براہ راست تعاملات کے ذریعے انسانی افعال کی بحالی اور اضافہ شامل ہے۔ زیادہ تر موجودہ تحقیق حسی اور موٹر نظاموں میں معلومات کی کوڈنگ اور پروسیسنگ کو سمجھنے، اس بات کی مقدار طے کرنے پر مرکوز ہے کہ اس پروسیسنگ کو پیتھولوجیکل حالت میں کیسے تبدیل کیا جاتا ہے، اور اسے مصنوعی آلات کے ساتھ تعاملات کے ذریعے کیسے ہیرا پھیری کی جا سکتی ہے بشمول دماغی کمپیوٹر انٹرفیس اور نیوروپروسٹیٹکس۔ دیگر تحقیقات تجربے کے ذریعے تحقیقات پر زیادہ توجہ مرکوز کرتی ہیں، بشمول بیرونی ٹیکنالوجی سے منسلک نیورل امپلانٹس کا استعمال۔ نیورو ہائیڈرو ڈائنامکس نیورل انجینئرنگ کا ایک حصہ ہے جو اعصابی نظام کے ہائیڈرو ڈائنامکس پر مرکوز ہے۔ چونکہ نیورل انجینئرنگ ایک نسبتا نیا شعبہ ہے، اس سے متعلق معلومات اور تحقیق نسبتا محدود ہے، حالانکہ یہ تیزی سے تبدیل ہو رہا ہے۔ خاص طور پر نیورل انجینئرنگ کے لیے وقف پہلے جریدے، دی جرنل آف نیورل انجینئرنگ اور دی جرنل آف نیورو انجینئرنگ اینڈ ری ہیبلیٹیشن دونوں 2004 میں سامنے آئے۔ نیورل انجینئرنگ پر بین الاقوامی کانفرنسوں کا انعقاد آئی ای ای ای کے ذریعے 2003 سے 29 اپریل سے 2 مئی 2009 تک انٹالیا، ترکی میں نیورل انجینئرنگ پر چوتھی کانفرنس، 5 ویں بین الاقوامی آئی ای ای ای ایم بی ایس کانفرنس نیورل انجینئرنگ پر اپریل/مئی 2011 میں کینکون، میکسیکو میں اور 6 ویں کانفرنس سان ڈیاگو، کیلیفورنیا میں نومبر 2013 میں کیا گیا۔ ساتویں کانفرنس اپریل 2015 میں مونٹپیلیئر میں منعقد ہوئی تھی۔ آٹھویں کانفرنس مئی 2017 میں شانگھائی میں منعقد ہوئی تھی۔ بنیادی باتیں نیورو انجینئرنگ کے پیچھے بنیادی باتوں میں نیوران، نیورل نیٹ ورک، اور اعصابی نظام کے افعال کا مقداری ماڈلز سے تعلق شامل ہوتا ہے تاکہ ایسے آلات کی ترقی میں مدد مل سکے جو سگنلز کی تشریح اور کنٹرول کر سکیں اور بامقصد ردعمل پیدا کر سکیں۔ نیورو سائنس وہ پیغامات جو جسم خیالات، حواس، نقل و حرکت اور بقا کو متاثر کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے، دماغ کے بافتوں میں اور باقی جسم میں منتقل ہونے والے اعصابی محرکات کی طرف سے ہدایت کیے جاتے ہیں۔ نیوران اعصابی نظام کی بنیادی فعال اکائی ہیں اور انتہائی مخصوص خلیات ہیں جو ان اشاروں کو بھیجنے کی صلاحیت رکھتے ہیں جو بقا اور معیار زندگی کے لیے درکار اعلی اور نچلے درجے کے افعال کو چلاتے ہیں۔ نیوران میں خاص برقی کیمیائی خصوصیات ہوتی ہیں جو انہیں معلومات پر عمل کرنے اور پھر اس معلومات کو دوسرے خلیوں میں منتقل کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ اعصابی سرگرمی عصبی جھلی کی صلاحیت اور اس کے ساتھ اور اس کے پار ہونے والی تبدیلیوں پر منحصر ہے۔ ایک مستقل وولٹیج، جسے جھلی کی صلاحیت کے نام سے جانا جاتا ہے، عام طور پر نیورونل جھلیوں میں مخصوص آئنوں کی مخصوص تعداد کے ذریعے برقرار رکھا جاتا ہے۔ اس وولٹیج میں رکاوٹیں یا تغیرات جھلی کے پار عدم توازن، یا پولرائزیشن پیدا کرتے ہیں۔ جھلی کی اس کی حد صلاحیت سے آگے انحطاط ایک ایکشن پوٹینشل پیدا کرتا ہے، جو سگنل ٹرانسمیشن کا بنیادی ذریعہ ہے، جسے اعصابی نظام کا نیورو ٹرانسمیشن کہا جاتا ہے۔ ایک ایکشن پوٹینشل کے نتیجے میں ایک محوری جھلی کے نیچے اور اس کے پار آئن کے بہاؤ کا ایک جھرن ہوتا ہے، جس سے ایک موثر وولٹیج اسپائیک ٹرین یا "الیکٹریکل سگنل" پیدا ہوتا ہے جو دوسرے خلیوں میں مزید برقی تبدیلیاں منتقل کر سکتا ہے۔ سگنل برقی، کیمیائی، مقناطیسی، نظری، اور محرکات کی دیگر شکلوں کے ذریعے پیدا کیے جا سکتے ہیں جو چارج کے بہاؤ کو متاثر کرتے ہیں، اور اس طرح اعصابی جھلیوں میں وولٹیج کی سطح (2005)۔ انجینئرنگ انجینئرز مقداری ٹولز کا استعمال کرتے ہیں جو پیچیدہ عصبی نظاموں کو سمجھنے اور ان کے ساتھ تعامل کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ کیمیائی، برقی، مقناطیسی، اور نظری اشاروں کا مطالعہ کرنے اور پیدا کرنے کے طریقے جو ماورائے سیلولر فیلڈ کی صلاحیتوں اور عصبی ٹشو میں سنپیٹک ٹرانسمیشن کے لیے ذمہ دار ہیں، محققین کو عصبی نظام کی سرگرمی کے ماڈیولیشن میں مدد کرتے ہیں (باب اور دیگر۔ 2008)۔ عصبی نظام کی سرگرمی کی خصوصیات کو سمجھنے کے لیے انجینئرز سگنل پروسیسنگ تکنیک اور کمپیوٹیشنل ماڈلنگ کا استعمال کرتے ہیں (الیاسمتھ اور اینڈرسن 2003)۔ ان اشاروں پر عمل کرنے کے لیے، نیورل انجینئرز کو نیورل میمبرینز کے پار وولٹیج کو متعلقہ کوڈ میں ترجمہ کرنا چاہیے، یہ عمل نیورل کوڈنگ کے نام سے جانا جاتا ہے۔ نیورل کوڈنگ اس بات کا مطالعہ کرتی ہے کہ حرکت اور حسی مظاہر کو سمجھنے کے لیے دماغ سنٹرل پیٹرن جنریٹرز (سی پی جی)، موومنٹ ویکٹرز، سیریبلر اندرونی ماڈل، اور سومیٹوٹوپک نقشوں کی شکل میں سادہ کمانڈز کو کس طرح انکوڈ کرتا ہے۔ نیورو سائنس کے دائرے میں ان اشاروں کی ڈیکوڈنگ وہ عمل ہے جس کے ذریعے نیوران ان میں منتقل ہونے والے وولٹیج کو سمجھتے ہیں۔ تبدیلیوں میں وہ میکانزم شامل ہوتے ہیں جو ایک مخصوص شکل کے اشاروں کی تشریح کرتے ہیں اور پھر دوسری شکل میں ترجمہ ہوتے ہیں۔ انجینئرز ریاضیاتی طور پر ان تبدیلیوں کا نمونہ بناتے ہیں (الیاسمتھ اور اینڈرسن 2003)۔ ان وولٹیج سگنلز کو ریکارڈ کرنے کے لیے مختلف طریقے استعمال کیے جا رہے ہیں۔ یہ انٹرا سیلولر یا ایکسٹرا سیلولر ہو سکتے ہیں۔ ایکسٹرا سیلولر طریقوں میں سنگل یونٹ ریکارڈنگ، ایکسٹرا سیلولر فیلڈ پوٹینشلز، اور ایمپیرومیٹری شامل ہیں۔ حال ہی میں، ملٹی الیکٹروڈ صفوں کو سگنلز کو ریکارڈ کرنے اور نقل کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ دائرہ کار نیورو میکانکس نیورو بائیولوجی، بائیو میکانکس، سنسنی اور ادراک، اور روبوٹکس (ایڈورڈز 2010) کا جوڑا ہے۔ محققین عصبی بافتوں کی مکینیکل خصوصیات اور بافتوں کی قوت اور حرکات کو برداشت کرنے اور پیدا کرنے کی صلاحیت کے ساتھ ساتھ تکلیف دہ لوڈنگ کے لیے ان کی کمزوری پر ان کے اثرات کا مطالعہ کرنے کے لیے جدید تکنیک اور ماڈل استعمال کر رہے ہیں (لیپلاکا اور پراڈو 2010)۔ تحقیق کا یہ شعبہ نیورومسکلر اور کنکال کے نظاموں کے درمیان معلومات کی تبدیلیوں کا ترجمہ کرنے پر مرکوز ہے تاکہ ان نظاموں کے آپریشن اور تنظیم سے متعلق افعال اور گورننگ قواعد تیار کیے جا سکیں (نشیکاوا اور دیگر)۔ 2007)۔ نیورو میکانکس کو نیورل سرکٹس کے کمپیوٹیشنل ماڈلز کو ورچوئل فزیکل دنیاؤں میں واقع جانوروں کے اجسام کے ماڈلز سے جوڑ کر نقل کیا جا سکتا ہے (ایڈورڈز 2010)۔ بائیو میکانکس کا تجرباتی تجزیہ بشمول حرکات کی حرکیات اور حرکیات، حرکت کے عمل کے دوران موٹر اور حسی فیڈ بیک کے عمل اور نمونوں، اور موٹر کنٹرول کے لیے ذمہ دار دماغ کی سرکٹ اور سنپیٹک تنظیم پر فی الحال جانوروں کی نقل و حرکت کی پیچیدگی کو سمجھنے کے لیے تحقیق کی جا رہی ہے۔ جارجیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی میں ڈاکٹر مشیل لا پلاکا کی لیب سیل کلچرز کے مکینیکل پھیلاؤ، پلانر سیل کلچرز کی شیر کی اخترتی، اور میٹرکس پر مشتمل 3 ڈی سیل کی شیر کی اخترتی کے مطالعہ میں شامل ہے۔ ان عملوں کو سمجھنے کے بعد کام کرنے والے ماڈلز کی ترقی ہوتی ہے جو خاص طور پر متعین پیرامیٹرز کے ساتھ بند لوپ حالات میں ان نظاموں کی خصوصیت کے قابل ہوتے ہیں۔ نیورو میکانکس کے مطالعہ کا مقصد جسمانی صحت کے مسائل کے علاج کو بہتر بنانا ہے جس میں مصنوعی اعضاء کے ڈیزائن کو بہتر بنانا، چوٹ کے بعد حرکت کی بحالی، اور موبائل روبوٹ کا ڈیزائن اور کنٹرول شامل ہے۔ تھری ڈی ہائیڈروگلز میں ڈھانچوں کا مطالعہ کرکے، محققین اعصابی خلیے کی میکانی خصوصیات کے نئے نمونوں کی شناخت کر سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، لا پلاکا اور دیگر۔ ایک نیا ماڈل تیار کیا جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ تناؤ سیل کلچر میں کردار ادا کر سکتا ہے (لا پلاکا اور دیگر۔ 2005)۔ نیورو ماڈیولیشن نیورو ماڈیولیشن کا مقصد طبی ڈیوائس ٹیکنالوجیز کو استعمال کرکے بیماری یا چوٹ کا علاج کرنا ہے جو دماغ کے خراب علاقوں میں توازن کو دوبارہ قائم کرنے کے لیے دواسازی کے ایجنٹوں، برقی اشاروں، یا توانائی کے محرک کی دیگر شکلوں کی فراہمی کے ساتھ اعصابی نظام کی سرگرمی کو بڑھا یا دبا دے گی۔ اس شعبے میں محققین کو عصبی اشاروں کو سمجھنے میں پیشرفت کو ٹیکنالوجیز میں پیشرفت سے جوڑنے کے چیلنج کا سامنا کرنا پڑتا ہے جس میں ان اشاروں کو دماغ میں بند لوپس اسکیموں میں حساسیت، حیاتیاتی مطابقت اور عملداری کے ساتھ فراہم کیا جاتا ہے اور ان کا تجزیہ کیا جاتا ہے تاکہ مختلف قسم کے اعصابی نقصان والے افراد کے علاج کے لیے نئے علاج اور طبی ایپلی کیشنز تیار کیے جا سکیں۔ نیورو موڈولیٹر ڈیوائسز پارکنسنز کی بیماری، ڈسٹونیا، تھرمر، ٹوریٹ، دائمی درد، او سی ڈی، شدید ڈپریشن، اور بالآخر مرگی سے متعلق اعصابی نظام کی خرابی کو درست کر سکتے ہیں۔ نیورو ماڈیولیشن مختلف نقائص کے علاج کے طور پر پرکشش ہے کیونکہ یہ صرف دماغ کے انتہائی مخصوص علاقوں کے علاج پر توجہ مرکوز کرتا ہے، اس کے برعکس نظامی علاج جو جسم پر مضر اثرات مرتب کر سکتے ہیں۔ مائکرو الیکٹروڈ صفوں جیسے نیورو موڈولیٹر محرکات دماغ کے افعال کو متحرک اور ریکارڈ کر سکتے ہیں اور مزید بہتری کے ساتھ منشیات اور دیگر محرکات کے لیے سایڈست اور ذمہ دار ترسیل کے آلات بن سکتے ہیں۔ نیورل ریگروتھ اور مرمت نیورل انجینئرنگ اور بحالی نیورو سائنس اور انجینئرنگ کا اطلاق پردیی اور مرکزی اعصابی نظام کی تقریب کی تحقیقات اور دماغ کو پہنچنے والے نقصان یا خرابی سے پیدا ہونے والے مسائل کے طبی حل تلاش کرنے پر کرتی ہے۔ نیورو ریجینریشن پر لاگو انجینئرنگ انجینئرنگ کے آلات اور مواد پر مرکوز ہے جو مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے نیوران کی نشوونما کو آسان بناتی ہے جیسے کہ پردیی اعصاب کی چوٹ کی تخلیق نو، ریڑھ کی ہڈی کی چوٹ کے لیے ریڑھ کی ہڈی کے ٹشو کی تخلیق نو، اور ریٹنا کے ٹشو کی تخلیق نو۔ جینیاتی انجینئرنگ اور ٹشو انجینئرنگ ریڑھ کی ہڈی کے لیے اسکیفولڈ تیار کرنے والے شعبے ہیں جو اس طرح اعصابی مسائل میں مدد کرتے ہیں (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ عصبی انجینئرنگ پر مرکوز تحقیق اعصابی نظام کے کام کرنے اور خرابی کا مطالعہ کرنے کے لیے آلات کا استعمال کرتی ہے (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ نیورل امیجنگ نیورو امیجنگ تکنیک کا استعمال نیورل نیٹ ورک کی سرگرمی کے ساتھ ساتھ دماغ کی ساخت اور فنکشن کی تحقیقات کے لیے کیا جاتا ہے۔ نیورو امیجنگ ٹیکنالوجیز میں فنکشنل مقناطیسی گونج امیجنگ (ایف ایم آر آئی)، مقناطیسی گونج امیجنگ (ایم آر آئی)، پوزیٹرون اخراج ٹومگرافی (پی ای ٹی) اور کمپیوٹیڈ ایکسل ٹومگرافی (سی اے ٹی) اسکین شامل ہیں۔ فنکشنل نیورو امیجنگ اسٹڈیز میں دلچسپی ہے کہ دماغ کے کون سے حصے مخصوص کام انجام دیتے ہیں۔ ایف ایم آر آئی ہیموڈینامک سرگرمی کی پیمائش کرتا ہے جو اعصابی سرگرمی سے قریب سے منسلک ہے۔ یہ دماغ کے مخصوص علاقوں میں کسی دیئے گئے کام یا محرک کے لیے میٹابولک ردعمل کا نقشہ بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ پی ای ٹی، سی ٹی اسکینرز، اور الیکٹرو انسیفالوگرافی (ای ای جی) کو فی الحال بہتر بنایا جا رہا ہے اور اسی طرح کے مقاصد کے لیے استعمال کیا جا رہا ہے۔ نیورل نیٹ ورک سائنس دان نیورونل سسٹمز کے تجرباتی مشاہدات اور ان سسٹمز کے نظریاتی اور کمپیوٹیشنل ماڈلز کو نیورل نیٹ ورک بنانے کے لیے استعمال کر سکتے ہیں جس میں نیورل سسٹمز کو زیادہ سے زیادہ حقیقت پسندانہ انداز میں ماڈلنگ کرنے کی امید ہے۔ نیورل نیٹ ورک کو تجزیہ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ مزید نیورو ٹیکنالوجی آلات کو ڈیزائن کرنے میں مدد مل سکے۔ خاص طور پر، محققین اعصابی نظام کی نقل و حرکت پر قابو پانے کا تعین کرنے کے لیے تجزیاتی یا محدود عنصر ماڈلنگ کو سنبھالتے ہیں اور ان تکنیکوں کو دماغ کی چوٹوں یا عوارض کے مریضوں کی مدد کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ مصنوعی عصبی نیٹ ورک نظریاتی اور کمپیوٹیشنل ماڈلز سے بنائے جا سکتے ہیں اور نظریاتی طور پر آلات کی مساوات یا اعصابی نظام کے مشاہدہ شدہ رویے کے تجرباتی نتائج سے کمپیوٹر پر نافذ کیے جا سکتے ہیں۔ ماڈلز آئن کنسنٹریشن ڈائنامکس، چینل کینیٹکس، سنپیٹک ٹرانسمیشن، سنگل نیوران کمپیوٹیشن، آکسیجن میٹابولزم، یا متحرک سسٹم تھیوری (لا پلاکا اور دیگر) کے اطلاق کی نمائندگی کر سکتے ہیں۔ 2005)۔ مائع پر مبنی ٹیمپلیٹ اسمبلی کو نیوران کے بیج والے مائیکرو کیریئر موتیوں سے 3D نیورل نیٹ ورک کو انجینئر کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ نیورل انٹرفیس ایک اہم عنصر ہے جو نیورل سسٹمز کا مطالعہ کرنے اور انجینئرڈ ڈیوائسز کے ساتھ نیورونل فنکشن کو بڑھانے یا تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ انجینئروں کو الیکٹروڈ تیار کرنے کا چیلنج دیا جاتا ہے جو اعصابی نظام کی سرگرمی کے بارے میں معلومات اکٹھا کرنے کے لیے متعلقہ الیکٹرانک سرکٹس سے منتخب طور پر ریکارڈ کر سکتے ہیں اور اس ٹشو کے فنکشن یا احساس کو بحال کرنے کے لیے عصبی ٹشو کے مخصوص علاقوں کو متحرک کر سکتے ہیں (کولن اور دیگر۔ 2011)۔ ان آلات کے لیے استعمال ہونے والے مواد کو اعصابی ٹشو کی مکینیکل خصوصیات سے ملنا چاہیے جس میں انہیں رکھا گیا ہے اور نقصان کا اندازہ لگانا ضروری ہے۔ نیورل انٹرفیسنگ میں بائیو میٹریل اسکیفولڈز یا دائمی الیکٹروڈز کی عارضی تخلیق نو شامل ہوتی ہے اور اسے غیر ملکی مواد پر جسم کے ردعمل کا انتظام کرنا ہوتا ہے۔ مائیکرو الیکٹروڈ صف حالیہ پیش رفت ہیں جو عصبی نیٹ ورک (کولن اینڈ فسٹر 2011) کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہیں۔ آپٹیکل نیورل انٹرفیس میں آپٹیکل ریکارڈنگ اور آپٹوجینیٹکس شامل ہوتے ہیں، جو دماغ کے بعض خلیوں کو اپنی سرگرمی میں ترمیم کرنے کے لیے روشنی کے لیے حساس بناتے ہیں۔ فائبر آپٹکس کو دماغ میں نصب کیا جا سکتا ہے تاکہ روشنی کا استعمال کرتے ہوئے ہدف شدہ نیوران کو متحرک یا خاموش کیا جا سکے، نیز الیکٹروڈ استعمال کرنے کے بجائے فوٹون سرگرمی-عصبی سرگرمی کا ایک پراکسی-ریکارڈ کیا جا سکے۔ دو فوٹون ایکسائٹیشن مائکروسکوپی زندہ نیورونل نیٹ ورک اور نیوران کے درمیان مواصلاتی واقعات کا مطالعہ کر سکتی ہے۔ دماغی کمپیوٹر انٹرفیس دماغی کمپیوٹر انٹرفیس انسانی اعصابی نظام کے ساتھ براہ راست بات چیت کرنے کی کوشش کرتے ہیں تاکہ عصبی سرکٹس کی نگرانی اور حوصلہ افزائی کے ساتھ ساتھ اندرونی اعصابی خرابی کی تشخیص اور علاج کیا جا سکے۔ گہرے دماغ کی محرک اس میدان میں ایک اہم پیشرفت ہے جو حرکت کی خرابی جیسے پارکنسنز کی بیماری کے علاج میں خاص طور پر موثر ہے جس میں تھرتھر کو دبانے کے لیے عصبی بافتوں کی اعلی تعدد محرک ہوتی ہے (لیگا اور دیگر۔ 2011)۔ مائکرو سسٹمز عصبی مائکرو سسٹمز کو عصبی بافتوں کو برقی، کیمیائی، مقناطیسی اور نظری اشاروں کی تشریح اور فراہمی کے لیے تیار کیا جا سکتا ہے۔ وہ جھلی کی صلاحیت میں تغیرات کا پتہ لگا سکتے ہیں اور الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہوئے، یا کیمیائی ارتکاز، فلوروسینس روشنی کی شدت، یا مقناطیسی میدان کی صلاحیت کی تشخیص کے ذریعے برقی خصوصیات جیسے اسپائیک آبادی، طول و عرض، یا شرح کی پیمائش کر سکتے ہیں۔ ان نظاموں کا مقصد ایسے اشارے فراہم کرنا ہے جو نیورونل ٹشو کی صلاحیت کو متاثر کریں گے اور اس طرح دماغ کے ٹشو کو مطلوبہ ردعمل پیدا کرنے کے لیے متحرک کریں گے (وہ 2005)۔ مائیکرو الیکٹروڈ صف مائیکرو الیکٹروڈ صف مخصوص اوزار ہیں جو ایکسٹرا سیلولر ماحول میں وولٹیج میں تیز تبدیلیوں کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں جو ایک ایکسون کے نیچے ایکشن پوٹینشل کے پھیلاؤ سے ہوتے ہیں۔ ڈاکٹر مارک ایلن اور ڈاکٹر لا پلاکا کے پاس ایس یو-8 اور ایس ایل اے پولیمر جیسے سائٹو مطابقت پذیر مواد سے مائیکرو فیبریکیٹڈ تھری ڈی الیکٹروڈ ہیں جو ٹشو کی خلل کو کم کرنے کے لیے اعلی تعمیل اور لچک کی خصوصیات کے ساتھ ان وٹرو اور ان ویو مائیکرو الیکٹروڈ سسٹم کی ترقی کا باعث بنے ہیں۔ نیورل پروستھیسز نیوروپروسٹیٹکس ایسے آلات ہیں جو اعصابی نظام کو متحرک کرکے اور اس کی سرگرمی کو ریکارڈ کرکے اعصابی نظام کے گمشدہ افعال کو پورا کرنے یا تبدیل کرنے کے قابل ہیں۔ الیکٹروڈ جو اعصاب کی آگ کی پیمائش کرتے ہیں وہ مصنوعی آلات کے ساتھ ضم ہو سکتے ہیں اور انہیں منتقل شدہ سگنل کے مطلوبہ کام کو انجام دینے کے لیے اشارہ کر سکتے ہیں۔ حسی پروستھیسز عصبی ان پٹ کو تبدیل کرنے کے لیے مصنوعی سینسرز کا استعمال کرتے ہیں جو حیاتیاتی ذرائع سے غائب ہو سکتے ہیں (وہ 2005)۔ ان آلات پر تحقیق کرنے والے انجینئروں پر نیورونل ٹشو کے ساتھ ایک دائمی، محفوظ، مصنوعی انٹرفیس فراہم کرنے کا الزام ہے۔ شاید ان حسی مصنوعی اعضاء میں سب سے زیادہ کامیاب کوکلیئر امپلانٹ ہے جس نے بہروں میں سماعت کی صلاحیتوں کو بحال کیا ہے۔ نابینا افراد کی بصری صلاحیتوں کو بحال کرنے کے لیے بصری مصنوعی اعضاء اب بھی نشوونما کے زیادہ ابتدائی مراحل میں ہے۔ موٹر پروسٹیٹکس وہ آلات ہیں جو حیاتیاتی عصبی پٹھوں کے نظام کی برقی محرک کے ساتھ شامل ہوتے ہیں جو دماغ یا ریڑھ کی ہڈی کے کنٹرول میکانزم کا متبادل بن سکتے ہیں۔ ہوشیار مصنوعی اعضاء کو اعصاب کو ایمپیوٹی کے اسٹمپ سے پٹھوں میں ٹرانسپلانٹ کرکے عصبی اشاروں کے ذریعے کنٹرول کیے گئے گمشدہ اعضاء کو تبدیل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ حسی پروسٹیٹکس اعصابی نظام کے ذریعہ قابل رسائی انکوڈ شدہ معلومات میں دائرے سے مکینیکل محرکات کو تبدیل کرکے حسی فیڈ بیک فراہم کرتے ہیں۔ جلد پر رکھے ہوئے الیکٹروڈ اشاروں کی تشریح کر سکتے ہیں اور پھر مصنوعی اعضاء کو کنٹرول کر سکتے ہیں۔ یہ پروسٹیٹکس بہت کامیاب رہے ہیں۔ فنکشنل الیکٹریکل محرک (ایف ای ایس) ایک ایسا نظام ہے جس کا مقصد موٹر کے عمل کو بحال کرنا ہے جیسے کھڑے ہونا، چلنا اور ہاتھ پکڑنا۔ نیورو روبوٹکس نیورو روبوٹکس اس بات کا مطالعہ ہے کہ مکینیکل مشینوں میں عصبی نظاموں کو کس طرح مجسم کیا جا سکتا ہے اور نقل و حرکت کی جا سکتی ہے۔ نیورو روبوٹس عام طور پر موٹر کنٹرول اور لوکوموشن، سیکھنے اور میموری کے انتخاب، اور ویلیو سسٹمز اور ایکشن سلیکشن کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ حقیقی دنیا کے ماحول میں نیوروروبوٹس کا مطالعہ کرکے، ان کا زیادہ آسانی سے مشاہدہ کیا جاتا ہے اور اس کے سرایت شدہ عصبی نظاموں اور اس کے ماحول میں ان نظاموں کے رد عمل کے لحاظ سے روبوٹ فنکشن کی تحقیق کو بیان کرنے کے لیے ان کا جائزہ لیا جاتا ہے (کریچمار 2008)۔ مثال کے طور پر، مرگی اسپائیک ویو ڈائنامکس کے کمپیوٹیشنل ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے، یہ پہلے سے ہی ایک سیڈو سپیکٹرل پروٹوکول کے ذریعے ضبطی کو کم کرنے کے طریقہ کار کی تاثیر ثابت ہو چکا ہے۔ کمپیوٹیشنل ماڈل آئیڈیوپیتھک جنرلائزڈ مرگی کے مریض سے مقناطیسی امیجنگ گونج کا استعمال کرکے دماغ کے رابطے کی تقلید کرتا ہے۔ یہ طریقہ محرکات پیدا کرنے میں کامیاب رہا جو دوروں کو کم کرنے کے قابل تھا۔ نیورل ٹشو ری جنریشن، یا نیورو ری جنریشن ان نیوران میں فنکشن کو بحال کرنے کے لیے لگتا ہے جو چھوٹی چوٹوں اور بڑی چوٹوں میں خراب ہو چکے ہیں جیسے کہ دماغی تکلیف دہ چوٹ کی وجہ سے۔ خراب اعصاب کی فعال بحالی میں محوروں کو دوبارہ پیدا کرنے کے لیے ایک مسلسل راستے کا دوبارہ قیام شامل ہے۔ جارجیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹکنالوجی کے ڈاکٹر لا پلاکا جیسے محققین ٹشو انجینئرنگ کی حکمت عملیوں کو لاگو کرکے دماغی تکلیف دہ چوٹ اور ریڑھ کی ہڈی کی چوٹوں کے بعد مرمت اور تخلیق نو کے علاج کو تلاش کرنے میں مدد کے خواہاں ہیں۔ ڈاکٹر لا پلاکا اعصابی سٹیم خلیوں کو ایک ایکسٹرا سیلولر میٹرکس پروٹین پر مبنی سکافولڈ کے ساتھ جوڑنے کے طریقوں پر غور کر رہے ہیں تاکہ بے قاعدہ شکل کے زخموں میں کم سے کم حملہ آور ترسیل ہو جو ایک تکلیف دہ توہین کے بعد بنتی ہیں۔ وٹرو میں عصبی سٹیم خلیوں کا مطالعہ کرکے اور خلیوں کے متبادل ذرائع کی تلاش کرکے، نئے بائیو پولیمرز کی انجینئرنگ کرکے جنہیں سکافولڈ میں استعمال کیا جا سکتا ہے، اور دماغی اور ریڑھ کی ہڈی کی تکلیف دہ چوٹ کے ماڈلز میں ویو میں خلیوں یا ٹشو انجینئرنگ کے ذریعے ٹرانسپلانٹ کی تعمیر کی تحقیقات کرکے، ڈاکٹر لا پلاکا کی لیب کا مقصد چوٹ کے بعد اعصاب کی تخلیق نو کے لیے بہترین حکمت عملیوں کی نشاندہی کرنا ہے۔ طبی علاج کے لیے موجودہ نقطہ نظر خراب اعصابی سروں کے سرجیکل سیون کے آخر سے آخر تک آٹولوگس اعصابی گرافٹس کے ساتھ چھوٹے خلا کی مرمت کر سکتے ہیں۔ بڑی چوٹوں کے لیے، ایک آٹولوگس اعصابی گرافٹ استعمال کیا جا سکتا ہے جو جسم میں کسی اور جگہ سے کاٹا گیا ہے، حالانکہ یہ عمل وقت طلب، مہنگا ہے اور اس کے لیے دو سرجریوں کی ضرورت ہوتی ہے (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ سی این ایس کے لیے طبی علاج کم سے کم دستیاب ہے اور زیادہ تر چوٹ یا سوزش کی جگہ کے قریب ہڈیوں کے ٹکڑوں کی وجہ سے ہونے والے مشترکہ نقصان کو کم کرنے پر مرکوز ہے۔ آس پاس کی چوٹ کی سوجن کم ہونے کے بعد، مریضوں کو بحالی سے گزرنا پڑتا ہے تاکہ زخمی اعصاب میں اعصاب کے کام کی کمی کو پورا کرنے کے لیے باقی اعصاب کو تربیت دی جا سکے۔ سی این ایس اعصاب کے اعصابی فعل کو بحال کرنے کے لیے فی الحال کوئی علاج موجود نہیں ہے جو خراب ہو چکے ہیں (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ مرمت کے لیے انجینئرنگ کی حکمت عملی ریڑھ کی ہڈی کی چوٹ کی مرمت کے لیے انجینئرنگ کی حکمت عملی اعصاب کی تخلیق نو کے لیے دوستانہ ماحول پیدا کرنے پر مرکوز ہیں۔ طبی لحاظ سے اب تک صرف پی این ایس اعصاب کو نقصان پہنچانا ممکن رہا ہے، لیکن جینیاتی تکنیکوں اور بائیو میٹریلز کی تحقیق میں پیشرفت ایس سی اعصاب کے قابل اجازت ماحول میں دوبارہ پیدا ہونے کی صلاحیت کو ظاہر کرتی ہے۔ آٹولوگس ٹشو گرافٹس کے فوائد یہ ہیں کہ وہ قدرتی مواد سے آتے ہیں جن میں حیاتیاتی مطابقت کا زیادہ امکان ہوتا ہے جبکہ اعصاب کو ساختی مدد فراہم کرتے ہیں جو خلیوں کے چپکنے اور نقل مکانی کی حوصلہ افزائی کرتے ہیں (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ غیر خودکار ٹشو، سیلولر گرافٹس، اور ایکسٹرا سیلولر میٹرکس پر مبنی مواد وہ تمام اختیارات ہیں جو اعصاب کی تخلیق نو کے لیے مثالی سہارہ بھی فراہم کر سکتے ہیں۔ کچھ ایلوجینک یا زینوجینک ٹشوز سے آتے ہیں جنہیں امیونوسوپریسنٹس کے ساتھ ملانا ضروری ہے۔ جبکہ دیگر میں چھوٹی آنتوں کا سب میوکوسا اور امنیٹک ٹشو گرافٹس (شمٹ اینڈ لیچ 2003) شامل ہیں۔ مصنوعی مواد پرکشش اختیارات ہیں کیونکہ ان کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات کو عام طور پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ ایک چیلنج جو مصنوعی مواد کے ساتھ باقی رہتا ہے وہ حیاتیاتی مطابقت ہے (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ میتھائل سیلولوز پر مبنی تعمیرات کو اس مقصد کو پورا کرنے والا بائیو مطابقت پذیر آپشن دکھایا گیا ہے (ٹیٹ ایٹ ال۔ 2001)۔ ایکسوجن انسانی اعصاب کی نقل کرنے کے لیے سیل گرافٹ ٹیکنالوجی AVANCE کا استعمال کرتا ہے۔ یہ پردیی اعصاب کی چوٹوں والے 87 فیصد مریضوں میں بامعنی صحت یابی حاصل کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ اعصاب کی رہنمائی کے چینل اعصاب کی رہنمائی کے چینل، اعصاب کی رہنمائی کے راستے جدید حکمت عملی ہیں جو بڑے نقائص پر توجہ مرکوز کرتی ہیں جو افزائش کی ہدایت کرنے والے محوروں کو پھوٹنے اور داغ کے بافتوں سے نشوونما کی روک تھام کو کم کرنے کے لیے ایک راستہ فراہم کرتی ہیں۔ اعصاب رہنمائی چینلز کو مطلوبہ طول و عرض، جراثیم سے پاک، آنسو مزاحم، اور ہینڈل کرنے اور سلائی کرنے میں آسان (شمٹ اینڈ لیچ 2003) کے ساتھ ایک نالی میں آسانی سے تشکیل دیا جانا چاہیے۔ مثالی طور پر وہ وقت کے ساتھ اعصاب کی تخلیق نو کے ساتھ خراب ہوتے جائیں گے، لچکدار، نیم پارगम्य ہوں گے، اپنی شکل کو برقرار رکھیں گے، اور ایک ہموار اندرونی دیوار ہوگی جو حقیقی اعصاب کی نقل کرتی ہے (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ حیاتیاتی سالماتی علاج اعصابی تخلیق نو کو فروغ دینے کے لیے انتہائی کنٹرول شدہ ترسیل کے نظام کی ضرورت ہے۔ نیوروٹروفک عوامل نشوونما، بقا، افزائش اور شاخ سازی کو متاثر کر سکتے ہیں۔ نیوروٹروفنس میں اعصاب کی نشوونما کا عنصر (این جی ایف)، دماغ سے ماخوذ نیوروٹروفک عنصر (بی ڈی این ایف)، نیوروٹروفن-3 (این ٹی-3) اور نیوروٹروفن-4/5 (این ٹی-4/5) شامل ہیں۔ دیگر عوامل سلیری نیوروٹروفک فیکٹر (سی این ٹی ایف)، گلیل سیل لائن سے ماخوذ گروتھ فیکٹر (جی ڈی این ایف) اور تیزابیت اور بنیادی فائبربلاسٹ گروتھ فیکٹر (اے ایف جی ایف، بی ایف جی ایف) ہیں جو اعصابی ردعمل کی ایک رینج کو فروغ دیتے ہیں۔ (شمٹ اینڈ لیچ 2003) فائبرونیکٹن کو چوہوں میں ٹی بی آئی کے بعد اعصاب کی تخلیق نو میں بھی مدد فراہم کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے (ٹیٹ اور دیگر۔ 2002)۔ دیگر علاج تخلیق نو سے وابستہ جینز (آر اے جیز)، نیورونل سائٹوسکیلیٹل اجزاء، اور اینٹی پوپوٹوسس عوامل کو بہتر بنا کر اعصاب کی تخلیق نو پر غور کر رہے ہیں۔ آر اے جی میں جی اے پی-43 اور کیپ-23، چپکنے والے مالیکیول جیسے ایل 1 فیملی، این سی اے ایم، اور این-کیڈرین (شمٹ اینڈ لیچ 2003) شامل ہیں۔ گلیل داغ کی وجہ سے سی این ایس میں روک تھام والے حیاتیاتی سالمات کو روکنے کا بھی امکان ہے۔ کچھ جن کا فی الحال مطالعہ کیا جا رہا ہے وہ ہیں کونڈروٹائنز اے بی سی کے ساتھ علاج اور این جی آر، اے ڈی پی رائبوس کو روکنا (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ ڈیلیوری تکنیک ڈیلیوری ڈیوائسز بائیو مطابقت پذیر اور ویو میں مستحکم ہونی چاہئیں۔ کچھ مثالوں میں آسموٹک پمپ، سلیکون ریزروائر، پولیمر میٹرکس، اور مائکروسفیئرز شامل ہیں۔ جین تھراپی کی تکنیکوں کا مطالعہ بھی ترقی کے عوامل کی طویل مدتی پیداوار فراہم کرنے کے لیے کیا گیا ہے اور اسے وائرل یا غیر وائرل ویکٹر جیسے لیپوپلیکس کے ساتھ پہنچایا جا سکتا ہے۔ خلیے ای سی ایم اجزاء، نیوروٹروفک عوامل اور خلیوں کے چپکنے والے مالیکیولز کے لیے بھی موثر ڈیلیوری گاڑیاں ہیں۔ اولفیکٹری اینشیٹنگ سیل (او ای سی) اور سٹیم سیل کے ساتھ ساتھ جینیاتی طور پر تبدیل شدہ خلیوں کو اعصاب کی تخلیق نو میں مدد کے لیے ٹرانسپلانٹ کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ 2005، شمٹ اینڈ لیچ 2003، ٹیٹ اور دیگر۔ 2002)۔ اعلی درجے کے علاج اعلی درجے کے علاج پیچیدہ رہنمائی چینلز اور متعدد محرکات کو یکجا کرتے ہیں جو اندرونی ڈھانچوں پر توجہ مرکوز کرتے ہیں جو اعصابی فن تعمیر کی نقل کرتے ہیں جس میں طول البلد سیدھے ریشوں یا چینلز کے اندرونی میٹرکس ہوتے ہیں۔ ان ڈھانچوں کی تیاری میں متعدد ٹیکنالوجیز کا استعمال کیا جا سکتا ہے: مقناطیسی پولیمر فائبر کی صف بندی، انجیکشن مولڈنگ، فیز علیحدگی، ٹھوس فری فارم کی بناوٹ، اور سیاہی جیٹ پولیمر پرنٹنگ (شمٹ اینڈ لیچ 2003)۔ اعصابی اضافہ انسانی عصبی نظام کا اضافہ، یا انجینئرنگ کی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے انسانی اضافہ نیورو انجینئرنگ کا ایک اور ممکنہ اطلاق ہے۔ گہرے دماغ کی محرک کو پہلے ہی میموری کی یاد کو بڑھانے کے لیے دکھایا گیا ہے جیسا کہ اس وقت اعصابی عوارض کے لیے اس علاج کو استعمال کرنے والے مریضوں نے نوٹ کیا ہے۔ دماغی محرک کی تکنیکوں کو جذبات اور شخصیات کو مجسمہ بنانے کے ساتھ ساتھ حوصلہ افزائی کو بڑھانے، رکاوٹوں کو کم کرنے وغیرہ کے قابل ہونے کے لیے پیش کیا جاتا ہے۔ جیسا کہ فرد نے درخواست کی ہے۔ اس طرح کے انسانی اضافے کے ساتھ اخلاقی مسائل سوالات کا ایک نیا مجموعہ ہیں جن سے عصبی انجینئروں کو ان مطالعات کی ترقی کے ساتھ نبردآزما ہونا پڑتا ہے۔ برین کمپیوٹر انٹرفیس برین ریڈنگ سائبرنیٹکس سائبر ویئر ایکسپیرئنس مشین نیوروپروسٹیٹکس نیوروسیکیوریٹی نیورو ٹیکنالوجی پروسٹیٹک نیورونل میموری سلکان چپس حسی متبادل مصنوعی حقیقت وائر ہیڈ (سائنس فکشن) حوالہ جات ایڈورڈز ڈی ایچ بھی دیکھیں۔ 2010 میں۔ نیورو مکینیکل تخروپن۔ فرنٹ بیو نیوروسی 4 ایلیاسمتھ سی، اینڈرسن سی ایچ۔ 2003 میں۔ نیورل انجینئرنگ: نیورو بائیولوجیکل سسٹمز میں کمپیوٹیشن، نمائندگی، اور حرکیات۔ کیمبرج، ماس۔ : ایم آئی ٹی پریس۔ xii، 356 پی۔ پی۔ وہ بی۔ 2005 میں۔ نیورل انجینئرنگ۔ نیویارک: کلور اکیڈمک/پلینم۔ xv، 488 p. pp. نیورل انجینئرنگ (بائیو الیکٹرک انجینئرنگ) (2005) آپریٹو نیورو ماڈیولیشن: جلد 1: فنکشنل نیوروپروسٹیٹک سرجری۔ این انٹروڈکشن (2007) ڈیپ برین اسٹیمولیشن فار پارکنسنز ڈیزیز (2007) ہینڈ بک آف سٹیریوٹیکٹک اینڈ فنکشنل نیورو سرجری (2003) نیورل پروستھیسز: فنڈامینٹل اسٹڈیز (1990) آئی ای ای ای ہینڈ بک آف نیورل انجینئرنگ (2007) فاؤنڈیشنز آن سیلولر نیورو فزیولوجی (1995) بیرونی لنکس آئی ای ای ای ٹرانزیکشنز آن بائیو میڈیکل انجینئرنگ آئی ای ای ای ٹرانزیکشنز آن نیورل سسٹمز اینڈ ری ہیبلیٹیشن انجینئرنگ جرنل آف نیورل انجینئرنگ جے این ای آر جرنل آف نیورو انجینئرنگ اینڈ ری ہیبلیٹیشن جرنل آف نیورو فزیولوجی