Щоденне використання роботів і нейропротезів, керованих мозком, є першорядною перспективою інтерфейсу мозок-машина (ІМТ) для людей, які страждають від важких рухових порушень. Нове дослідження від Техаський університет в Остіні робить крок вперед для інтерфейсів мозок-машина — комп’ютерних систем, які перетворюють розумову діяльність на дію.
У цьому дослідженні кілька людей з обмеженими руховими можливостями могли керувати інвалідним візком, який перетворює їхні думки на рух. Дослідження також є важливим через неінвазивне обладнання, яке використовується для роботи інвалідне крісло.
Хосе дель Р. Міллан, професор факультету електротехніки та комп’ютерної інженерії Chandra Family School of Engineering Cockrell, який очолював міжнародну дослідницьку групу, сказав: «Ми продемонстрували, що люди, які будуть кінцевими користувачами цих типів пристроїв, можуть орієнтуватися в природному середовищі за допомогою інтерфейс мозок-машина».
Поняття інвалідного візка, що рухається думкою, досліджували роками. Тим не менш, більшість зусиль покладалися на людей без інвалідності або на стимули, які змушують інвалідний візок контролювати користувача, а не навпаки.
У цьому випадку троє людей з тетраплегією — неможливістю рухати руками й ногами через травму хребта — з різним ступенем успіху керували інвалідним візком у хаотичному природному середовищі. Інтерфейс захопив їх активність мозку, а алгоритм машинного навчання перетворив його на інструкції з керування інвалідним візком.
Вчені відзначили, «Це ознака майбутньої комерційної життєздатності інтелектуальних інвалідних візків, які можуть допомогти людям з обмеженими руховими функціями».
«Дослідження також є важливим через неінвазивне обладнання, яке використовується для керування інвалідним візком».
Дивно, але вчені не імплантували учасникам жодних пристроїв і не використовували жодного типу стимуляції. Учасники повинні були носити шапочку з електродами, які записували електричну активність мозку, відому як an електроенцефалограма (ЕЕГ). Ці електричні сигнали були посилені та передані на комп’ютер, перетворюючи думки кожного учасника на дії.
Дві важливі динаміки внесли великий внесок в успіх дослідження. Перший передбачає програму навчання користувачів.
Технік візуалізації переміщення стільця навчали користувачів так само, як вони б навчилися рухати руками та ногами. Активність мозку учасників дослідження змінювалася, коли вони віддавали команди, і вчені могли спостерігати ці зміни.
Другий учасник запозичив з робототехніки. Щоб краще сприймати навколишнє, вчені оснастили свої інвалідні візки датчиками. Крім того, вони використовували інтелектуальне програмне забезпечення для роботи, щоб допомогти інвалідному візку рухатися точно та безпечно, заповнюючи прогалини в командах користувачів.
Мілан сказав, «Це працює так само, як їзда верхи. Вершник може сказати коню повернути ліворуч або зайти у ворота. Але кінь зрештою повинен буде знайти оптимальний спосіб виконання цих команд».
Члени команди проекту включають Луку Тоніна з Університету Падуї в Італії; Серафеїм Пердікіс з Університету Ессекса у Великобританії; Тайлан Деніз Кузу, Хорхе Пардо, Томас Армін Шільдхауер, Мірко Аах і Рамон Мартінес-Олівера з Рурського університету Бохума в Німеччині; Bastien Orset з Федеральної політехнічної школи Лозанни у Швейцарії; і Кюхва Лі з Wyss Center for Bio and Neuroengineering у Швейцарії.
Довідка з журналу:
- Лука Тонін та ін. Навчання керувати інвалідним візком з ІМТ для людей з важкою тетраплегією. iScience. DOI: 10.1016/j.isci.2022.105418
