Interfața portabilă creier-computer care transformă intențiile în acțiuni

Odată cu avansarea tehnologiei, apar noi oportunități de dezvoltare în domeniul medical. Recent, o echipă internațională de cercetători a implementat un nou sistem de interfață creier-mașină (IMC) care ar putea îmbunătăți calitatea vieții pentru persoanele cu disfuncție motorie sau paralizie, atât ușoară, cât și severă, completă. Studiul, realizat cu sprijinul laboratorului lui Woon-Hong Yeo de la Georgia Institute of Technology, în parteneriat cu University of Kent (Marea Britanie) și Yonsei University (Republica Coreea), a fost publicat în jurnalul Advanced Science.

Sistemele IMC reprezintă o tehnologie de reabilitare a pacienților cu deficit motor. Această tehnologie analizează semnalele emise de creierul unei persoane și traduce activitate neuronală în comenzi, gândurile putând determina mișcarea protezelor mecanice sau a scaunelor cu rotile. Până în acest moment, au fost inventate dispozitive asemănătoare de control cerebral, utilizând o metoda neinvazivă a electroencefalografiei (EEG), însă acestea dispuneau de o greutate prea mare, asemenea unei căști incomode pentru cap, cu numeroase rețele de fire, fiind imposibilă utilizarea regulată. De asemenea, tehnologia inventată anterior nu reușea să obțină imagini clare de fiecare dată, apărând numeroase artefacte și „zgomote”, determinate de mișcările normale ale pacientului, și care trebuiau ulterior analizate și eliminate, dând naștere erorilor de interpretare.

Întrucât au dorit să îmbunătățească interfața, cercetătorii au combinat o tehnologie wireless specială pentru scalp cu un soft de realitate virtuală, dezvoltând un sistem IMC prin EEG portabil. Alături de faptul că oamenii de știință au micșorat dispozitivul, având acum o greutate mai mică și fiind comod pentru pacient, și sistemul de înregistrare a fost îmbunătățit, eliminând artefactele și „zgomotul” determinat de mișcare. Datorită acestui progres, mașinăria cu algoritm de învățare automată poate înregistra exact intenția pacientului și o poate transforma în acțiuni fine, precise, fără erori de interpretare.

Profesorul Woon-Hong Yeo a afirmat: „Avantajul major pentru utilizator al acestui sistem, în comparație cu ceea ce există în prezent pe piață, este comoditatea, faptul că este moale și confortabil de purtat și nu prezintă fire”. Cu toate că noul sistem a fost testat numai pe patru subiecți umani, nefiind utilizat și la pacienții cu dizabilități motorii, profesorul a adăugat faptul că „aceasta este doar o primă demonstrație, dar suntem încântați de ceea ce am văzut și cu siguranță vom continua cercetările.” Cercetătorii au deja în plan să îmbunătățească și mai mult sistemul de electrozi plasați pe scalp, dezvoltând tehnologia EEG pentru a surprinde cât mai multe comenzi pentru mișcări complexe.

Acesta nu este primul studiu realizat de echipa de cercetători utilizând această interfață, întrucât în anul 2019 aceștia au publicat un studiu în jurnalul Nature Machine Intelligence, punând bazele sistemului EEG din cadrul IMC pentru studiile viitoare. Musa Mahmood, membru al echipei, care a luat parte la ambele studii, a afirmat: „Această nouă interfață creier-mașină folosește o paradigmă cu totul diferită, care implică acțiuni motorii imaginate de către participant, cum ar fi apucarea cu ambele mâini utilizând dispozitivul mecanic. Astfel, munca pacientului este ușurată, nefiind nevoie să utilizeze prea multe tehnologii, cu mulți stimuli și comenzi deodată.”

Un aspect unic al studiului publicat anul acesta a fost utilizarea realității virtuale. Datorită acestui sistem inclus în program, utilizatorii au putut obține un control precis al exercițiilor folosind gândurile lor, transpuse prin imagini motorii. Indiciile vizuale oferite prin realitatea virtuală îmbunătățesc considerabil procesul, cercetătorii putând colecta informații într-un mod mult mai precis. „Solicitările virtuale s-au dovedit a fi de mare ajutor. Acestea accelerează și îmbunătățesc implicarea și acuratețea utilizatorilor. Și am reușit să înregistrăm, astfel, o activitate continuă de înaltă calitate a imaginilor motorii”, a adăugat profesorul Woon-Hong Yeo.

sursa: Science Daily