استفاده روزانه از ربات‌ها و پروتزهای عصبی کنترل‌شده توسط مغز، وعده اصلی رابط مغز و ماشین (BMI) برای افرادی است که از ناتوانی‌های حرکتی شدید رنج می‌برند. مطالعه جدید توسط دانشگاه تگزاس در آستین برای رابط‌های مغز و ماشین - سیستم‌های رایانه‌ای که فعالیت ذهن را به عمل تبدیل می‌کنند- قدمی رو به جلو برداشته است.
در این مطالعه، چند نفر از افراد دارای ناتوانی حرکتی می‌توانند از ویلچری استفاده کنند که افکار آنها را به حرکت تبدیل می‌کند. این مطالعه همچنین به دلیل تجهیزات غیر تهاجمی مورد استفاده برای عملکرد قابل توجه است صندلی چرخ دار.
خوزه دل آر میلان، استاد بخش مهندسی برق و کامپیوتر خانواده چاندرا دانشکده مهندسی کوکرل، که رهبری تیم تحقیقاتی بین‌المللی را بر عهده داشت، گفت: ما نشان دادیم که افرادی که کاربران نهایی این نوع دستگاه‌ها خواهند بود، می‌توانند در یک محیط طبیعی با کمک یک رابط مغز و ماشین"
مفهوم ویلچر با نیروی فکر سال ها مورد بررسی قرار گرفته است. با این حال، بیشتر تلاش‌ها بر روی افراد غیر معلول یا محرک‌هایی است که باعث می‌شود ویلچر کاربر را به جای برعکس کنترل کند.
در این مثال، سه نفر مبتلا به تتراپلژی - ناتوانی در حرکت دادن دست‌ها و پاهای خود به دلیل آسیب‌های ستون فقرات - ویلچر را با درجات مختلف موفقیت در یک محیط آشفته و طبیعی اداره کردند. رابط آنها را اسیر کرد فعالیت مغزو یک الگوریتم یادگیری ماشینی آن را به دستورالعملی برای کار با ویلچر تبدیل کرد.
دانشمندان خاطرنشان کردند، "این نشانه ای از قابلیت تجاری آتی برای ویلچرهای با قدرت ذهن است که می تواند به افرادی با عملکرد حرکتی محدود کمک کند."
این مطالعه همچنین به دلیل تجهیزات غیرتهاجمی مورد استفاده برای کار با ویلچر قابل توجه است.
با کمال تعجب، دانشمندان هیچ وسیله ای را در شرکت کنندگان کاشت نکردند یا از هیچ نوع تحریکی روی آنها استفاده نکردند. شرکت‌کنندگان باید کلاهی با الکترودهایی که فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می‌کرد، می‌پوشیدند الکتروانسفالوگرام (EEG). این سیگنال های الکتریکی تقویت شده و به یک کامپیوتر منتقل شدند و افکار هر شرکت کننده را به عمل تبدیل کردند.
دو پویایی مهم در موفقیت مطالعه نقش داشتند. اولی شامل یک برنامه آموزشی برای کاربران است.
تکنیک های تجسم حرکت صندلی به همان روشی که آنها حرکت دست ها و پاهای خود را یاد می گرفتند به کاربران آموزش داده شد. فعالیت مغز شرکت کنندگان در مطالعه با دادن دستورات تغییر کرد و دانشمندان توانستند این تغییرات را زیر نظر بگیرند.
مشارکت کننده دوم از رباتیک وام گرفته است. برای درک بهتر محیط اطراف، دانشمندان ویلچرهای خود را به حسگر مجهز کردند. علاوه بر این، آنها از نرم‌افزار هوش رباتیک استفاده کردند تا با پر کردن شکاف‌های موجود در دستورات کاربران، به ویلچر کمک کنند تا با دقت و ایمن حرکت کند.
میلان گفت:, «این کار بسیار شبیه اسب سواری است. سوارکار می تواند به اسب بگوید که به چپ بپیچد یا وارد دروازه شود. اما اسب در نهایت باید راه بهینه برای اجرای این دستورات را بیابد."
اعضای تیم در این پروژه شامل لوکا تونین از دانشگاه پادووا در ایتالیا هستند. سرافیم پردیکیس از دانشگاه اسکس در بریتانیا؛ Taylan Deniz Kuzu، Jorge Pardo، Thomas Armin Schildhauer، Mirko Aach و Ramón Martínez-Olivera از Ruhr-Universität Bochum در آلمان؛ Bastien Orset از École polytechnique fédérale de Lozanne در سوئیس; و کیوهوا لی از مرکز Wyss برای مهندسی زیستی و عصبی در سوئیس.
مرجع مجله:
- لوکا تونین و همکاران آموزش کنترل ویلچر با BMI برای افراد مبتلا به تتراپلژی شدید. آی ساینسبه DOI: 10.1016/j.isci.2022.105418
