Aju juhitavate robotite ja neuroproteeside igapäevane kasutamine on aju-masina liidese (BMI) peamine lubadus raskete liikumispuudega inimestele. Uus uuring, mille Texas ülikool Austinis astub sammu edasi aju-masina liideste osas – arvutisüsteemid, mis muudavad mõttetegevuse tegudeks.
Selles uuringus said mitmed liikumispuudega inimesed kasutada ratastooli, mis muudab nende mõtted liikumiseks. Uuring on oluline ka selle tööks kasutatavate mitteinvasiivsete seadmete tõttu ratastool.
José del R. Millán, Cockrelli tehnikakooli Chandra perekonna elektri- ja arvutitehnika osakonna professor, kes juhtis rahvusvahelist uurimisrühma, ütles: „Näitasime, et inimesed, kellest saavad seda tüüpi seadmete lõppkasutajad, saavad loomulikus keskkonnas navigeerida aju-masina liides. "
Mõttejõul töötava ratastooli mõistet on uuritud aastaid. Siiski on enamik jõupingutusi tuginenud puuetega inimestele või stiimulitele, mis panevad ratastooli kasutajat kontrollima, mitte vastupidi.
Sel juhul kasutasid kolm inimest, kellel oli tetrapleegia – lülisambavigastuste tõttu ei saanud oma käsi ja jalgu liigutada – kaootilises ja loomulikus keskkonnas erineval määral ratastooli. Liides jäädvustas nende aju aktiivsusja masinõppe algoritm muutis selle ratastooli kasutamise juhisteks.
Teadlased märkisid, "See on märk mõttejõul töötavate ratastoolide tulevasest ärilisest elujõulisusest, mis võib aidata piiratud motoorsete funktsioonidega inimesi."
"Uuring on oluline ka ratastooli juhtimiseks kasutatavate mitteinvasiivsete seadmete tõttu."
Üllataval kombel ei implanteerinud teadlased osalejatele ühtegi seadet ega kasutanud neile mingit tüüpi stimulatsiooni. Osalejad pidid kandma elektroodidega korki, mis registreerisid aju elektrilist aktiivsust, tuntud kui an elektroentsefalogramm (EEG). Neid elektrilisi signaale võimendati ja edastati arvutisse, muutes iga osaleja mõtted tegudeks.
Uuringu edule aitasid kaasa kaks olulist dünaamikat. Esimene hõlmab kasutajate koolitusprogrammi.
Tooli liikumise visualiseerimise tehnikaid õpetati kasutajatele samamoodi, nagu nad oleksid õppinud käsi ja jalgu liigutama. Uuringus osalejate ajutegevus muutus käskude andmisel ja teadlased said neid muutusi jälgida.
Teine kaastööline laenas robootikast. Et oma ümbrust paremini mõista, varustasid teadlased oma ratastoolid anduritega. Lisaks kasutasid nad roboti luuretarkvara, et aidata ratastoolil täpselt ja ohutult liikuda, täites lüngad kasutajate käskudes.
Millan ütles, “See toimib paljuski nagu hobusega ratsutamine. Ratsanik võib öelda hobusele, et ta pööraks vasakule või siseneks väravast. Kuid hobune peab lõpuks välja mõtlema optimaalse viisi nende käskude täitmiseks.
Projekti meeskonnaliikmete hulka kuuluvad Luca Tonin Padova ülikoolist Itaaliast; Serafeim Perdikis Essexi ülikoolist Ühendkuningriigis; Taylan Deniz Kuzu, Jorge Pardo, Thomas Armin Schildhauer, Mirko Aach ja Ramón Martínez-Olivera Ruhr-Universität Bochumist Saksamaal; Bastien Orset Šveitsis École polytechnique fédérale de Lausanne'ist; ja Kyuhwa Lee Wyssi bio- ja neurotehnoloogia keskusest Šveitsis.
Ajakirja viide:
- Luca Tonin jt. KMI-ga juhitava ratastooli juhtimise õppimine raske tetrapleegiaga inimestele. iScience. DOI: 10.1016/j.isci.2022.105418
