Utilizarea zilnică a roboților controlați de creier și a neuroprotezelor este promisiunea primordială a interfeței creier-mașină (IMC) pentru persoanele care suferă de dizabilități motorii severe. Un nou studiu al Universitatea din Texas, Austin face un pas înainte pentru interfețele creier-mașină — sisteme informatice care transformă activitatea minții în acțiune.
În acest studiu, mai multe persoane cu dizabilități motorii ar putea opera un scaun cu rotile care le transpune gândurile în mișcare. Studiul este, de asemenea, semnificativ din cauza echipamentului neinvaziv folosit pentru a opera scaun rulant.
José del R. Millán, profesor în cadrul Departamentului de Inginerie Electrică și Calculatoare a Familiei Chandra de la Cockrell School of Engineering, care a condus echipa internațională de cercetare, a spus: „Am demonstrat că oamenii care vor fi utilizatorii finali ai acestor tipuri de dispozitive pot naviga într-un mediu natural cu asistența unui interfață creier-mașină. "
Noțiunea de scaun cu rotile alimentat de gândire a fost investigată de ani de zile. Cu toate acestea, majoritatea eforturilor s-au bazat pe persoane fără handicap sau pe stimuli care determină scaunul cu rotile să controleze utilizatorul în loc de invers.
În acest caz, trei persoane cu tetraplegie - incapacitatea de a-și mișca brațele și picioarele din cauza leziunilor coloanei vertebrale - au operat scaunul cu rotile la diferite grade de succes într-un cadru natural haotic. Interfața le-a capturat activitatea creierului, iar un algoritm de învățare automată l-a transformat în instrucțiuni de utilizare a scaunului cu rotile.
Oamenii de știință au remarcat, „Acesta este un semn al viabilității comerciale viitoare pentru scaunele cu rotile alimentate de minte, care pot ajuta persoanele cu funcții motorii limitate.”
„Studiul este, de asemenea, semnificativ din cauza echipamentului neinvaziv folosit pentru a opera scaunul cu rotile.”
În mod surprinzător, oamenii de știință nu au implantat niciun dispozitiv în participanți și nu au folosit niciun tip de stimulare asupra acestora. Participanții au trebuit să poarte o șapcă cu electrozi care înregistrau activitatea electrică a creierului, cunoscută sub numele de an electroencefalogramă (EEG). Aceste semnale electrice au fost amplificate și transferate pe un computer, transpunând gândurile fiecărui participant în acțiune.
Două dinamici importante au contribuit major la succesul studiului. Prima presupune un program de instruire pentru utilizatori.
Tehnicile de vizualizare a mișcării scaunului au fost predate utilizatorilor în același mod în care ar fi învățat să-și miște mâinile și picioarele. Activitatea creierului participanților la studiu s-a schimbat pe măsură ce au dat comenzi, iar oamenii de știință au putut monitoriza aceste schimbări.
Al doilea colaborator a împrumutat de la robotică. Pentru a înțelege mai bine împrejurimile lor, oamenii de știință și-au echipat scaunele cu rotile cu senzori. În plus, au folosit software de inteligență robotică pentru a ajuta scaunul cu rotile să călătorească în mod precis și în siguranță, completând golurile din comenzile utilizatorilor.
Millan a spus, „Funcționează foarte mult ca mersul pe cal. Călărețul poate spune calului să vireze la stânga sau să intre pe o poartă. Dar calul va trebui în cele din urmă să găsească modalitatea optimă de a îndeplini aceste comenzi.”
Membrii echipei din proiect includ Luca Tonin de la Universitatea din Padova din Italia; Serafeim Perdikis de la Universitatea din Essex din Regatul Unit; Taylan Deniz Kuzu, Jorge Pardo, Thomas Armin Schildhauer, Mirko Aach și Ramón Martínez-Olivera de la Ruhr-Universität Bochum din Germania; Bastien Orset de la École polytechnique fédérale de Lausanne din Elveția; și Kyuhwa Lee de la Centrul Wyss pentru Bio și Neuroinginerie din Elveția.
Referința jurnalului:
- Luca Tonin și colab. Învățarea controlului unui scaun cu rotile cu IMC pentru persoanele cu tetraplegie severă. iScience. DOI: 10.1016/j.isci.2022.105418
