Wyobraź sobie, że grasz w grę wyścigową, taką jak Mario Kart, używając wyłącznie mózgu do wykonywania skomplikowanych serii zakrętów na okrążeniu.
To nie jest fantazja dotycząca gry wideo, ale prawdziwy program, który inżynierowie z Uniwersytetu Teksasu w Austin stworzyli w ramach badań nad interfejsami mózg-komputer, aby pomóc poprawić życie osób z niepełnosprawnością ruchową. Co ważniejsze, badacze połączyli możliwości uczenia maszynowego z interfejsem mózg-komputer, dzięki czemu było to rozwiązanie uniwersalne.
Zazwyczaj urządzenia te wymagają obszernej kalibracji dla każdego użytkownika – każdy mózg jest inny, zarówno w przypadku osób zdrowych, jak i niepełnosprawnych – i stanowi to główną przeszkodę w przyjęciu ich do głównego nurtu. To nowe rozwiązanie umożliwia szybkie zrozumienie potrzeb konkretnego pacjenta i samokalibrację poprzez powtarzanie. Oznacza to, że z urządzenia może korzystać wielu pacjentów, bez konieczności dostrajania go do konkretnego pacjenta.
„Kiedy pomyślimy o tym w warunkach klinicznych, ta technologia sprawi, że nie będziemy potrzebować wyspecjalizowanego zespołu do wykonania procesu kalibracji, który jest długi i żmudny” – powiedział Satyam Kumar, absolwent w laboratorium José del R. Millán, profesor na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Chandra Family w Cockrell School of Engineering oraz na Wydziale Neurologii w Dell Medical School. „Przechodzenie od pacjenta do pacjenta będzie znacznie szybsze”.
Wyniki badań nad interfejsem niewymagającym kalibracji zostały opublikowane w czasopiśmie PNAS Nexus.
Od lewej do prawej: Satyam Kumar, Hussein Alawieh i José del R. Millán.
Badani noszą czapkę wypełnioną elektrodami, która jest podłączona do komputera. Elektrody zbierają dane, mierząc sygnały elektryczne z mózgu, a dekoder interpretuje te informacje i przekłada je na akcję gry.
Prace Millána nad interfejsami mózg-komputer pomagają użytkownikom kierować i wzmacniać plastyczność neuronów, czyli zdolność mózgu do zmian, wzrostu i reorganizacji w czasie. Eksperymenty te mają na celu poprawę funkcjonowania mózgu pacjentów i wykorzystanie urządzeń sterowanych za pomocą interfejsów mózg-komputer, aby ułatwić im życie.
W tym przypadku działania były dwojakie: gra wyścigowa i prostsze zadanie polegające na zrównoważeniu lewej i prawej strony cyfrowego paska. Przeszkolono eksperta w zakresie opracowania „dekodera” do prostszego zadania słupkowego, który umożliwia interfejsowi tłumaczenie fal mózgowych na polecenia. Dekoder służy jako baza dla pozostałych użytkowników i jest kluczem do uniknięcia długiego procesu kalibracji.
Dekoder działał na tyle dobrze, że badani trenowali jednocześnie grę barową i bardziej skomplikowaną grę w wyścigi samochodowe, która wymagała myślenia kilka kroków do przodu, aby wykonywać zakręty.
Naukowcy nazwali tę pracę fundamentalną, ponieważ wyznacza ona grunt pod dalsze innowacje w zakresie interfejsu mózg-komputer. W projekcie tym wzięło udział 18 uczestników bez zaburzeń motorycznych. Ostatecznie, w miarę podążania tą drogą, przetestują to na osobach z zaburzeniami motorycznymi, aby zastosować je w większych grupach w warunkach klinicznych.
„Z jednej strony chcemy przełożyć BCI na sferę kliniczną, aby pomóc osobom niepełnosprawnym; z drugiej strony musimy ulepszyć naszą technologię, aby ułatwić korzystanie z niej, tak aby wpływ na te osoby niepełnosprawne był silniejszy, – powiedział Millán.
Oprócz tłumaczenia wyników badań Millán i jego zespół nadal pracują nad wózkiem inwalidzkim, którym użytkownicy będą mogli jeździć dzięki interfejsowi mózg-komputer. W tym miesiącu podczas konferencji i festiwali South by Southwest naukowcy zaprezentowali inne potencjalne zastosowanie tej technologii, polegające na sterowaniu dwoma robotami rehabilitacyjnymi dłoni i ramienia. Nie było to częścią nowego artykułu, ale wskazówką, dokąd ta technologia może zmierzać w przyszłości. Kilka osób zgłosiło się na ochotnika i w ciągu kilku minut udało im się uruchomić roboty sterowane mózgiem.
„Celem tej technologii jest pomaganie ludziom, pomaganie im w codziennym życiu” – powiedział Millán. „Będziemy podążać tą ścieżką, gdziekolwiek nas to zaprowadzi, starając się pomagać ludziom”.