فرصت باقی‌مانده تا ارسال پروپوزال

  • 0
    0
    Days
  • 0
    0
    Hours
  • 0
    0
    Minutes
  • 0
    0
    Seconds

چرایی

مطالعات انجام‌شده در سال‌های اخیر، تحریک سلول‌های عصبی مغز با روش‌های مختلف غیرتهاجمی شامل تحریک الکتریکی، الکترومغناطیسی، نوری، و فراصوتی را به عنوان راه‌حلهایی با ارزش برای بهبود اختلالات حرکتی ناشی از سکته، اعتیاد، میگرن، افسردگی، وزوز گوش، دردهای مزمن و سایر موارد مشابه پیشنهاد کرده است. با توجه به میزان شیوع این اختلالات در کشور، فعالیت در حوزه ساخت ابزارهای تحریک غیرتهاجمی مغز، می‌تواند اقدامی نویدبخش برای افزایش کیفیت زندگی بیماران باشد. بعلاوه استفاده از این روش‌ها، در کاربردهای تحقیقاتی، مانند مطالعه عملکرد مغز نیز بسیار ارزشمند است. با توجه به هزینه مناسب، امکان دسترسی به ایمنی قابل‌قبول این روش‌ها، و از همه مهمتر امکان پیاده‌سازی مدارهای مرتبط با توجه به ظرفیت‌ها و پتانسیل‌های فنی و مهندسی داخل کشور، میتوان به ساخت دستگاه‌هایی برای تحریک غیرتهاجمی و عمقی مغز مبادرت ورزید.

چیستی

این چالش رقابتی برای ارائه روشی کارآمد به منظور تحریک غیرتهاجمی نواحی عمیق مغزی است. اهمیت این چالش در یافتن جایگزینی برای روش  (Deep Brain Stimulation  (DBS که مبتنی بر کاشت پروب درون مغز طی یک عمل جراحی است که ضمن حذف خطرات ناشی از فرایند جراحی و کاهش صدمات و عوارض جانبی، بتوان نواحی مورد نظر را به صورت غیرتهاجمی تحریک نمود. لازم به ذکر است که با وجود این که روش اصلی مورد نظر تحریک در این چالش، مدالیته الکتریکی می‌باشد، لیکن انتخاب مکانیزم تحریک غیرتهاجمی و عمقی مغز در این چالش آزاد بوده و می‌تواند به صورت مدالیته‌های الکترومغناطیسی، فراصوت و یا هر مدالیته دیگر نیز باشد.

اهداف چالش

چالش طراحی و ساخت یک سیستم تحریک غیرتهاجمی نواحی عمیق مغز به صورت دقیق و قابل کنترل، بعنوان اولین فعالیت ستاد در حوزه برگزاری این گونه چالش‌­ها است که با توجه به منابع نیروی انسانی، مراکز تخصصی، مراکز فناوری و زیرساخت­‌های مناسب موجود در کشور هدف گرفته شده است. برخی از چشم­‌اندازهای این چالش به شرح زیر است:

  • توسعه فناوری تحریک غیرتهاجمی و عمقی مغز به عنوان ابزارهایی برای پژوهش در علوم شناختی و برای کاربردهای عام نظیر توانمندسازی شناختی
  • توسعه پژوهش بر روی مرزهای دانش و فناوری
  • تربیت نیروی انسانی متخصص و همچنین جهت‌دهی به فعالیت­‌های تخصصی غیرهمگرا
  • ایجاد شرایط مناسب حضور قوی در عرصه بین‌المللی در زمینه­‌های مختلف پژوهشی، صنعتی، و کاربردی

شرکت‌های دانش بنیان، اساتید و پژوهشگران دانشگاه‌ها و موسسات آموزش عالی، مخترعان و گروه‌های دانشجویی می‌توانند در این چالش شرکت‌کنند. شرکت‌کنندگان باید حداکثر تا ۱۵ مهر ۹۸، پروپوزالی از طرح خود را در چارچوبی که در اختیار آن‌ها قرار گرفته است، مدون و سپس از طریق سامانه به صورت آنلاین ثبت نمایند. در پایان زمان فوق‌الذکر، طرح‌های دریافتی در کمیته داوران ارزیابی و داوری تخصصی شده و طرح‌های منتخب آماده ورود به مراحل بعد خواهند شد. از این پس، این چالش در دو مرحله ادامه پیدا می‌کند:
در مرحله اول، پیشنهاد دهندگان پروپوزال‌های برگزیده شده توسط کمیته داوران، ۳ ماه فرصت خواهند داشت (حداکثر تا تاریخ ۱۵ دی ۹۸) مستندات و شبیه‌سازی رایانه‌ای ایده خود را مطابق با قواعد ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی آماده و جهت ارزیابی ارائه نمایند. در انتهای این مرحله و پس از داوری تخصصی، به ۵ تیم برتر در مدالیته الکتریکی که با شایستگی بیشتر از سایر طرح‌ها نتایج خود به همراه پیشنهاد پیاده‌سازی فیزیکی طرح مدنظر را ارائه و از آن دفاع کرده باشند، مجوز ورود به مرحله دوم داده خواهد شد تا با استفاده از حمایت مالی ستاد برای پیاده‌سازی عملی ایده خود و دریافت جایزه نقدی ویژه به رقابت بپردازند. همچنین به ۳ تیم برتر در سایر مدالیته‌ها (الکترومغناطیسی، فراصوت، نوری، یا …) که با شایستگی بیشتر از سایر طرح‌ها نتایج شبیه‌سازی رایانه‌ای خود در مرحله اول را ارائه و از آن دفاع کرده باشند، جایزه نقدی اعطاء خواهد شد.
مرحله دوم به ساخت دستگاه در مدالیته الکتریکی و آزمایش آن اختصاص دارد. برگزیدگان داوری تخصصی مرحله اول، ۴ ماه فرصت خواهند داشت (حداکثر تا تاریخ ۱۵ اردیبهشت ۹۹) تا ضمن تکمیل مستندات فنی و اقتصادی طرح خود، ‌یک “نمونه آزمایشگاهی” برای پیاده‌سازی ایده پیشنهادی خود ارائه نمایند. لازم به ذکر است که طرح‌هایی که برای ورود به مرحله دوم برگزیده می‌شوند، از حمایت مالی درخور جهت خرید مواد مصرفی برای ساخت نیز بهره‌مند خواهند شد و در نهایت، ۴۰۰ میلیون ریال جایزه نقدی ویژه به همراه اعتبار پژوهشی مشترک با گروه‌های فعال در حوزه علوم اعصاب برای آزمایش‌های حیوانی به برنده نهایی چالش در مدالیته الکتریکی اعطاء خواهد شد.

ملاحظات فنی و شرح مسئله

ملاحظات فنی

به طور کلی علاقمندان فعالیت در حوزه تحریک غیرتهاجمی عمقی مغز و شرکت در چالش مدنظر، می‌توانند با مطالعه مقاله‌های مروری موجود در ادبیات و همچنین گزارش‌های تحقیقاتی منتشر شده در وبسایت ستاد علوم شناختی، با مدالیته‌های مختلف و مشخصه‌های بروز این سیستم‌ها آشنا شده و آماده شرکت در چالش پیشرو شوند. در این راستا، برخی از ملاحظات فنی مدنظر در برگزاری این چالش به صورت ذیل متذکر می‌شود:

  1. هیچ محدودیتی در انتخاب نوع روش تحریک غیرتهاجمی عمقی مغز در مرحله اول (شبیه‌سازی رایانه‌ای ایده) وجود ندارد، لیکن باید توجه داشت که امکان رقابت در مرحله دوم (پیاده‌سازی نمونه آزمایشگاهی) فقط برای مدالیته الکتریکی میسر است.
  2. جهت یکسان‌سازی در زمان ارزیابی، شبیه سازی ایده مدنظر باید فقط در نرم‌افزار COMSOL و براساس مدل استاندارد بافت‌های مغز، پوست و جمجمه انجام شود.در این رابطه اطلاع‌رسانی دقیق­‌تری صورت خواهد پذیرفت
  3. با مطالعه و بررسی سیستم‌های موجود و مدالیته‌های مختلف تحریک مغز، ایده مدنظر باید قابلیت رقابت در مشخصات فنی در زیرشاخه مربوطه را داشته باشد.
  4. میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی/الکترومغناطیسی، سیگنال‌های فراصوت و یا هر کمیت دیگری که قابلیت ایجاد تحریک در مغز داشته باشد باید بتوانند در نقطه مورد نظر در عمق مغز، به صورت متمرکز و با شدت معلوم ایجاد تحریک نموده و در مابقی نواحی مغز از آستانه ایجاد تحریک کمتر باشد.
  5. روش مورد نظر نباید به طور کلی هیچ آسیب خاصی برای بافت مغز ایجاد کنند. در واقع کلیه موارد ایمنی و همچنین آستانه ایجاد تحریک باید بر طبق پروتکل‌های سازمان غذا و داروی کشور و همچنین بر مبنای استانداردهای بین المللی مربوطه FDA و CE باشد.
  6. طرح‌های ساخته‌شده در حوزه مدالیته الکتریکی، در نهایت بر روی فانتومی که اطلاعات آن به زودی در دسترس شرکت‌کنندگان در چالش قرار خواهد گرفت، مورد بررسی و ارزیابی قرار می‌گیرد.
  7. سیستم مورد نظر باید به صورت قابل حمل طراحی شود. از اینرو پیشنهاد می‌شود، وزن و سایز سیستم ارائه شده ایجاد محدودیت در هنگام کار با آن نکند.
شرح مسئله

روش‌ متداولی که امروزه به منظور تحریک نواحی عمیق مغزی مورد استفاده قرار می‌گیرد روش تهاجمی (Deep Brain Stimulation (DBS می‌باشد که علی‌رغم تاثیرات مثبتی که این روش در درمان برخی از بیماری‌ها به همراه داشته است، عوارض ناشی از جراحی و کاشت پروب و همچنین تاثیرات جانبی عمل باعث شده است که گروه‌های تحقیقاتی متعددی به دنبال ارائه روش‌های غیرتهاجمی با عملکردی مشابه این روش باشند.

در این راستا روش‌های غیرتهاجمی متعددی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است که اصول عملکرد برخی از آن‌ها بر پایه انتشار امواج الکترومغناطیسی، فراصوت، و یا نور است. امروزه تکنیک‌های غیرتهاجمی تحریک مغز به صورت تجاری بر پایه امواج مغناطیسی و جریان الکتریکی با هدف درمان برخی از بیماری‌های روانی نظیر افسردگی در تحریک نورون‌های نواحی مختلف مغز مورد استفاده قرار گرفته است.

با وجود کاربرد این روش‌ها در تحریک نواحی سطحی مغز، امکان استفاده از آن‌ها در لایه‌های عمیق‌تر مغز و همچنین قابلیت تفکیک مکانی‌شان دارای محدودیت است. به طور مثال روش مرسوم TMS امکان تحریک محلی لایه‌های عمیق را نداشته و در نتیجه نتوانسته ‌است به عنوان جایگزین مناسب برای روش DBS قلمداد شود، هرچند که ساخت کویل‌های خاص، امکان تحریک غیرتهاجمی مغز را در سال‌های اخیر فراهم کرده است.

در روش tDCS به دلیل استفاده از جریان الکتریکی، امکان تحریک لایه‌های عمیق مغز فراهم است، ولی از مشکلات آن می‌توان به تحریک بخش‌های وسیعی از مغز در مسیر عبور جریان اشاره کرد. این مساله باعث می‌شود که نتوان سلول‌های عصبی مغز را به صورت محلی تحریک کرد و در نتیجه این محدودیت، کارایی مشابه روش DBS به صورت کامل وجود نخواهد داشت.

اخیراً محققان به منظور برطرف نمودن محدودیت روش tDCS در تحریک لایه‌های عمیق مغزی از تداخل امواج الکتریکی بهره گرفته‌اند، به گونه‌ای که در لایه مورد نظر تداخل صورت بگیرد و در نتیجه اعصاب نواحی غیر هدف تحریک نشوند و تنها در ناحیه مورد نظر که فرکانس ناشی از تداخل در بازه پاسخ‌دهی اعصاب است این اعصاب تحریک شوند.

روش موثر دیگری که در این حوزه معرفی شده است استفاده از روش‌های اپتوژنتیک و تاثیرات ناشی از برهم‌کنش نور و سلول‌های عصبی می‌باشد. این روش نیز همانند روش‌های بر پایه امواج الکتریکی و مغناطیسی لازم است که امکان تحریک نواحی عمیق مغز را نیز دارا باشد.

 به صورت معمول نور توانایی عبور از لایه‌های سطحی مغز و رسیدن به لایه‌های عمیق را دارا نیست.
به منظور تحریک لایه‌های عمیق نیاز به استفاده از موج‌برهای

 نوری می‌باشد که بتواند نور را به ناحیه مطلوب رساند.
بدین منظور برخی از گروه‌ها با بهره‌گیری از یک پروب نوری و جایگذاری آن در مغز از طریق عمل جراحی مشابه روش DBS نور را از منبع به ناحیه مطلوب منتقل می‌کنند.

لیکن با وجود بهبود عملکرد نسبت به روش‌ DBS، همچنان اثرات تهاجمی در این روش وجود خواهد داشت. در برخی از تحقیقات سال‌های اخیر، محققان توانسته‌اند با استفاده از امواج نوری و فراصوت سیستم‌هایی ارائه کنند که میتوان از آن در تحریک غیرتهاجمی اعصاب در لایه‌های عمیق مغزی بهره برد.

بعلاوه امواج فراصوت به تنهایی می‌توانند به صورت متمرکز به عنوان یک روش تحریک غیرتهاجمی و عمقی مغز استفاده شوند. عمده‌ترین چالش در اثربخشی این روش به جمجمه مربوط می‌شود.

از آنجایی که اندازه، ضخامت و شکل جمجمه از یک بیمار به بیمار دیگر متفاوت است، بنابراین مقدار قابل ملاحظه‌ای از امواج فراصوت به طور ناهمگون روی سطح جمجمه انتشار و انعکاس می‌یابند که این امر موجب تغییر در شدت و شکل پرتو فراصوت و نیز انحراف آن از روی بافت هدف می‌شود.

راهنمای تهیه پروپوزال و شرکت در چالش

1

ثبت نام (تهیه و ارسال پروپوزال):

در این مرحله علاقمندان فعالیت در حوزه تحریک غیرتهاجمی عمقی مغز باید براساس قالب آماده شده توسط ستاد، اطلاعات کامل طرح پیشنهادی خود را در بازه زمانی مشخص شده ارسال نمایند. برخی از موارد مهم در این بخش عبارتند از:

  • تطابق ایده پیشنهادی با موضوع چالش.
  • توانمندی‌‌ها و تخصص‌های صاحبان طرح.
  • رعایت اصول فرآیند ساخت برای مدالیته الکتریکی.
  • سهولت تامین مواد اولیه و ملزومات فرایند ساخت و تولید برای مدالیته الکتریکی.
  • امکان ارائه نمونه آزمایشگاهی در بازه زمانی تعیین‌شده برای مدالیته الکتریکی.

نظر به نوع کاربردی که مدنظر این نوع از سیستمها می‌باشد و با توجه به این که انتهای مسیر در این چالش، ساخت یک نمونه آزمایشگاهی در مدالیته الکتریکی و همچنین آزمایش آن می‌باشد، به پیشنهاد دهندگان طرح‌ها توصیه می‌شود برای افزایش ضریب موفقیت در این چالش، نکات مورد ارزیابی در مرحله اول و دوم (ذکر شده در بخش بعدی) را نیز در تهیه و تنظیم پروپوزال مدنظر قرار دهند.

2

 ارزیابی شبیه‌سازی رایانه‌ای طرح‌ها:

در این مرحله شرکت‌کنندگان باید شبیه‌سازی‌های منطبق بر طرح پیشنهادی خود را در محیط نرم‌افزار COMSOL به داوران ارائه نمایند.
مهمترین معیار ارزیابی در این مرحله، رسیدن به بیشینه رزولوشن مکانی با توجه به مدل استاندارد بافت‌های مغز، پوست و جمجمه می‌باشد. بعلاوه در این مرحله برای مدالیته الکتریکی، ارائه نتایج شبیه‌سازی مطلوب به همراه پیشنهاد پیاده‌سازی سخت‌افزاری منطقی در زمان تعیین شده در چالش دارای اهمیت زیادی است تا شرکت‌کنندگان بتوانند ضمن ورود به مرحله بعد، از تسهیلات بلاعوض فراهم شده توسط ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی بهره‌مند شوند.
لازم به ذکر است که در این مرحله و با نظر داوران، ۵ تیم برتر در مدالیته الکتریکی مشروط به رعایت حداقل‌ها به مرحله بعد راه پیدا خواهند کرد و در صورت تمایل امکان تلفیق تیم‌های شرکت کننده با یکدیگر نیز وجود دارد. برخی از اطلاعات مهم در هنگام شبیه‌سازی رایانه‌ای برای مدالیته‌های مختلف به‌زودی اطلاع‌رسانی خواهد شد.

3

ارزیابی نمونه آزمایشگاهی ساخته‌شده (فقط برای مدالیته الکتریکی):

در این مرحله شرکت‌کنندگان در مدالیته الکتریکی باید نمونه آزمایشگاهی خود را منطبق بر طرح پیشنهادی خود بسازند. برخی از موارد مهم در طراحی نمونه‌های آزمایشگاهی به صورت زیر تشریح شده است:

  • مهمترین معیار ارزیابی سیستمهای ساخته شده، دستیابی به بیشینه دقت زمانی و مکانی متمرکز برای مدالیته مدنظر میباشد. همچنین در طرح‌های مشابه، هر چقدر شدت کمیت تحریک کننده ناحیه عمقی مغز کمتر باشد، مطلوبتر می‌باشد.
  • دسترسی به تنظیم‌پذیری مکانی نقطه تحریک دارای اهمیت ویژه می‌باشد.
  • زمان کم را‌ه‌اندازی سیستم، همچنین قابلیت کالیبراسیون سریع و راحت به همراه امکان آزمایش آسان بخش‌های مختلف آن نیز از معیارهای داوری در مرحله ساخت نمونه دستگاه می‌باشد.
  • تعداد کانال‌های تحریک، از معیارهای مهمی می‌باشد که در ارزیابی طرح‌های مشابه دارای اهمیت می‌باشد.
  • امکان تولید انبوه یا نیمه صنعتی با قیمت رقابتی (به همراه توجیه اقتصادی) در ارزیابی نهایی سیستم طراحی شده توسط داوران دارای امتیاز اضافی می‌باشد.
  • با وجود این که طرح‌های ساخته شده در نهایت بر روی فانتوم مورد بررسی ارزیابی قرار خواهند گرفت، لیکن پایداری مکانیکی و فیزیکی مناسب روش ارائه شده شامل اتصال راحت و پایدار روی سر، عدم امکان ایجاد ناراحتی یا حساسیت پوستی برای بیمار، عدم نیاز به اصلاح موی سر و سایر موارد مشابه نیز از معیارهای ارزیابی می‌باشند.
  • وزن و ابعاد مناسب سیستم ساخته‌شده نباید ایجاد محدودیت در استفاده از سیستم ساخته‌شده کرده، ضمن این که قابلیت حمل دستگاه نیز دارای اهمیت می‌باشد.
  • در صورت استفاده از الکترود در روش پیشنهادی، زیست‌سازگاری الکترود دارای اهمیت بوده و این مساله باید توسط مجری طرح قابل اثبات باشد.

روند حاکم بر چالش در مدالیته‌های الکتریکی و سایر مدالیته‌ها

زمان‌بندی مراحل برگزاری چالش

مشوق‌ها و حمایت‌های مالی

موفقیت در مرحله اول (شبیه‌سازی رایانه‌ای) و کسب نظر داوران
موفقیت در مرحله دوم (ساخت نمونه آزمایشگاهی) و کسب نظر داوران
حمایت تکمیلی برای برگزیدگان مرحله دوم
موفقیت در مرحله اول (شبیه‌سازی رایانه‌ای) و کسب نظر داوران
  • مدالیته الکتریکی: به ۵ تیم برتر در مدالیته الکتریکی در مرحله شبیه‌­سازی، براساس رتبه کسب شده و همچنین نظر داوران، تسهیلات بلاعوض تا سقف ۱۵۰ میلیون ‌ریال بابت خرید مواد مصرفی و تا ۵۰ میلیون ریال اعتبار شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی به منظور ساخت و ارزیابی نمونه آزمایشگاهی ایده مدنظر مشروط به رعایت حداقل­‌ها اعطا خواهد شد.
    • تبصره (۱): سایر تیم­‌های شرکت‌کننده در مدالیته الکتریکی نیز در صورت کسب نظر هیات داوران و تمایل، می­توانند با هزینه شخصی و بدون دریافت تسهیلات بلاعوض، در مرحله دوم چالش شرکت نمایند.
  • سایر مدالیته‌ها: به ۳ تیم برتر در سایر مدالیته­‌ها در مرحله شبیه‌­سازی، به ترتیب جوایز ۷۰، ۵۰، و ۳۰ میلیون ریالی اعطاء خواهد شد.
موفقیت در مرحله دوم (ساخت نمونه آزمایشگاهی) و کسب نظر داوران

۴۰۰ میلیون ریال جایزه نقدی به برنده نهایی چالش در مدالیته الکتریکی

حمایت تکمیلی برای برگزیدگان مرحله دوم

در صورت فراهم شدن شرایط، ستاد توسعه علوم و فناوری­‌های شناختی تلاش خواهد کرد تا بستر و حمایت مناسبی برای انجام آزمایش‌­های استاندارد، حیوانی، و آماده سازی جهت ورود به مرحله تجاری‌سازی را برای برگزیدگان مدالیته الکتریکی فراهم نماید.

    • تبصره (۲): در صورتی که تجهیزات تیم برنده، از منظر ویژگی‌­ها مشابه محصولات استاندارد بین­‌المللی باشد حمایت از تجاری سازی تسهیل و تسریع خواهد شد.
فهرست