Vsakodnevna uporaba možgansko vodenih robotov in nevroprotez je največja obljuba vmesnika možgani-stroj (BMI) za ljudi s hudimi motoričnimi motnjami. Nova študija, ki jo je pripravil Univerza v Teksasu v Austinu naredi korak naprej na področju vmesnikov možgani-stroj – računalniških sistemov, ki dejavnost uma spremenijo v dejanja.
V tej študiji je lahko več ljudi z motnjami motorike upravljalo invalidski voziček, ki njihove misli pretvori v gibanje. Študija je pomembna tudi zaradi neinvazivne opreme, ki se uporablja za delovanje invalidski voziček.
José del R. Millán, profesor na družinskem oddelku za elektrotehniko in računalništvo Chandra na Cockrell School of Engineering, ki je vodil mednarodno raziskovalno skupino, je dejal, »Pokazali smo, da lahko ljudje, ki bodo končni uporabniki tovrstnih naprav, krmarijo v naravnem okolju s pomočjo vmesnik možgani-stroj«.
Pojem invalidskega vozička, ki ga poganja misel, so preučevali že leta. Kljub temu se je večina prizadevanj zanašala na neinvalide ali dražljaje, zaradi katerih invalidski voziček nadzoruje uporabnika namesto obratno.
V tem primeru so trije ljudje s tetraplegijo – nezmožnostjo premikanja rok in nog zaradi poškodb hrbtenice – z različnimi stopnjami uspeha upravljali invalidski voziček v kaotičnem, naravnem okolju. Vmesnik je ujel njihovo možgansko aktivnost, algoritem strojnega učenja pa ga je pretvoril v navodila za upravljanje invalidskega vozička.
Znanstveniki so opozorili, "To je znak prihodnje komercialne upravičenosti invalidskih vozičkov na miselni pogon, ki lahko pomagajo ljudem z omejeno motorično funkcijo."
"Študija je pomembna tudi zaradi neinvazivne opreme, ki se uporablja za upravljanje invalidskega vozička."
Presenetljivo je, da znanstveniki udeležencem niso vsadili nobene naprave ali na njih uporabili nobene vrste stimulacije. Udeleženci so morali nositi kapo z elektrodami, ki so beležile možgansko električno aktivnost, znano kot an elektroencefalogram (EEG). Ti električni signali so bili ojačani in preneseni v računalnik, s čimer so misli vsakega udeleženca prevedeni v dejanja.
Dve pomembni dinamiki sta v veliki meri prispevali k uspehu študije. Prvi vključuje program usposabljanja za uporabnike.
Tehnik vizualizacije premikanja stola smo uporabnike naučili na enak način, kot bi se naučili premikati roke in noge. Možganska aktivnost udeležencev študije se je spreminjala, ko so dajali ukaze, znanstveniki pa so te spremembe lahko spremljali.
Drugi sodelavec si je izposodil pri robotiki. Za boljše dojemanje okolice so znanstveniki svoje invalidske vozičke opremili s senzorji. Poleg tega so uporabili programsko opremo za robotsko inteligenco, da bi invalidskemu vozičku pomagali natančno in varno potovati tako, da so zapolnili vrzeli v ukazih uporabnikov.
Millan je dejal, »Deluje podobno kot jahanje konja. Jahač lahko ukaže konju, naj zavije levo ali vstopi v vrata. Toda konj bo na koncu moral najti optimalen način za izvajanje teh ukazov.«
Člani ekipe v projektu so Luca Tonin z Univerze v Padovi v Italiji; Serafeim Perdikis z Univerze v Essexu v Združenem kraljestvu; Taylan Deniz Kuzu, Jorge Pardo, Thomas Armin Schildhauer, Mirko Aach in Ramón Martínez-Olivera z Ruhr-Universität Bochum v Nemčiji; Bastien Orset z École polytechnique fédérale de Lausanne v Švici; in Kyuhwa Lee iz Wyssovega centra za bio in nevroinženiring v Švici.
Referenca dnevnika:
- Luca Tonin idr. Učenje upravljanja invalidskega vozička, ki ga poganja BMI, za ljudi s hudo tetraplegijo. iScience. DOI: 10.1016/j.isci.2022.105418
