在W&M，具有工程思维的物理学与神经科学相结合，以创新记忆护理

很少有人会想到走进物理实验室，受到罗勒和薄荷的欢迎。

它们不仅仅是取悦鼻子，而是物理学家兼发明家杨冉（Ran Yang）和MindBot学生团队提出的建议：一个专为痴呆患者设计的半自动台面温室。

在物理学教学教授杨的指导下，该团队包括三个工程物理和应用设计（EPAD）专业的学生——Anna McNally ’24、Emily Morris ’24和Trinny Xu ’27——以及神经科学专业的Emma Stiller ’24。

“每当我和学生一起开发一些东西时，我总是在想，’我们是否在解决问题，解决方案是什么，谁在乎解决方案？’

杨先生说。

威廉斯堡兰丁老年生活社区的一些成员一开始确实关心，并在整个项目开发过程中与MindBot团队合作。例如，活动经理 Kelly McGregor 最初作为潜在用户接受采访，提供有助于为设计提供信息的建议;该团队还根据自己的观察收集了反馈。最近，该团队在威廉斯堡登陆社区主办的“让我们谈谈科学”活动中展示了他们的工作，这是旨在让居民了解科学和研究发展的系列活动的一部分。

威廉斯堡兰丁居民莱斯利·鲍伊（Leslie Bowie）是阿尔茨海默氏症协会的长期志愿者，也是弗吉尼亚州阿尔茨海默氏症和相关疾病委员会的董事会成员，她对该项目表示赞赏，她将其定义为“城镇和礼服的伟大交汇点”。

杨解释说，MindBot不仅仅是另一种温室产品类型，而是旨在创新记忆护理治疗策略并支持痴呆患者的护理。它提供了一个可扩展的移动解决方案，允许每个季节进行类似户外的活动，旨在改善生活在记忆护理设施中的人们的认知和生活质量。

“我们总是试图做一些人们想要的东西，而不仅仅是为了做一些新奇的东西，”她说。这反映了EPAD课程轨道的目标，即培养专注于现实生活中问题的“具有工程头脑”的物理学家。

“我认为这个项目肯定有更多的机会发展，”她补充道，并提到物理系被纳入威廉玛丽学院拟议的计算机，数据科学和物理学院。

以神经科学为后盾的设计

神经退行性疾病已经引起了杨的注意，因为她对技术辅助医疗保健解决方案感兴趣，例如她正在进行的人工智能增强喉镜工作，以及她与美国国家老龄化研究所的互动。

根据世界卫生组织的数据，痴呆是多种疾病的总称，影响着全球超过5500万人，对身体、心理和社会产生了深远的影响。

世界卫生组织建议痴呆患者参加刺激大脑和维持日常功能的活动;然而，项目团队认为，记忆护理行业目前提供的活动往往没有吸引力。

这就是 MindBot 以心灵为目标的原因。该原型带有活动卡，旨在参与用于认知和记忆的大脑皮质区域：例如，基于痴呆护理中嗅觉刺激的研究的气味袋;或花束制作，旨在改善视觉空间记忆。

MindBot 还包括使用温室种植的草药和农产品的简单食谱卡——所有这些都是可食用的、无毒的，并因其抗氧化特性而被选中。

“维持健康的肠道微生物组对于维持正常的大脑功能至关重要，”斯蒂勒说，他引用了调查肠道微生物组与阿尔茨海默病之间相互作用的研究。

至于MindBot中的“bot”，它的意思是“机器人”。该系统通过检测光照和土壤湿度的传感器来自我调节照明和浇水。它也代表“植物学”，以向园艺疗法致敬。

最终产品经过不同的迭代。“我们尝试了不同的设计，发现并解决了问题，并尝试了不同的材料，”莫里斯说。

框架由PVC管制成，这种材料因其价格实惠而选择，但也因其重量而选择，从而实现了稳定而轻便的结构，易于拾取。

配备过滤器的漏斗可避免污垢堵塞系统，有助于回收水，直到最终需要加满水。

MindBot 在设计时考虑到了参与者的安全。根据McGregor的建议，增加了一个闩锁作为安全元件，使其易于收起结构并在不使用时阻止进入。

斯蒂勒说，麦格雷戈还建议团队将MindBot调整为患有神经退行性疾病和阿尔茨海默病不同阶段的人，这使他们专注于限制用户和护理人员的额外任务，设计出一种需要最少维护的产品。

“我们的想法是，它必须是一项活动，而不是一件苦差事，”麦克纳利说。

在MindBot上工作还允许团队成员表达艺术倾向，因为它结合了视觉上令人愉悦的方面，旨在进一步激发认知参与。

密切的指导和跨学科合作

“机器人”还有第三层含义：它表示 MindBot 团队的三位前辈第一年居住的 Botetourt Complex。

MindBot是他们最终顶点项目的一部分，代表了他们在毕业临近时留给William&Mary的遗产。它将可供 Xu 和未来的学生进一步改进和建立。

Yang称赞了EPAD计划的小组顶点要求，该计划使老年人有机会在工程设计团队中担任专业人士，该团队通常是跨学科的，将他们的技能应用于从概念到原型再到商业规划的实际项目。

“效果很好，”她说。“当事情顺利时，回报真的很大;当他们不这样做时，你们会互相合作解决问题。

“我觉得很多时候在教育中，我们缺乏团队方面，”斯蒂勒回应道，他也感谢与社区合作并与不同部门的教授进行咨询。

麦克纳利将这个项目定义为“鼓舞人心”，并享受与团队一起设计和修复错误的实践经验。徐先生也很欣赏团队合作元素和基于项目的学习方面。

“我了解到，如果一个计划出错，还有另一种方法可以做到这一点，”莫里斯说。

MindBot 的体验对 Yang 来说也是有益的。她曾领导过物理学家和计算机科学家之间的许多合作，但这种神经科学的旋转对她来说是第一次。

“我认为这就是精神，”她说。“我们如何为一个项目注入不同的意义，这是我们未来都可以学习的一课。”

Antonella Di Marzio， 高级研究作家