Výzkumníci využívají umělou inteligenci k pomoci lidem s neurologickými podmínkami ovládat elektrické vozíky pomocí mozkových vln

Jakmile jsem usedl do elektrického vozíku, výzkumníci mi nasadili na hlavu helmu s elektrodami, které mi vtlačily do skalpu. Upravili je, dokud laptop připojený k helmě nezačal přijímat signály z mého mozku.

S úmyslem detekovat nej slabší mozkové vlny a rozpoznat jejich vzorce pro předpověď pomocí umělé inteligence (AI), mě nejprve instruovali, abych cvičil představovanou pohyb, kontrolující avatar na obrazovce pouze svými myšlenkami, které by pak byly základem pro kontrolu vozíku.

To vyžadovalo trochu cvičení, ale nakonec se avatar pohyboval pouze tím, že jsem myslel na sevření své levé ruky.

I když jsem udělal chybu – jako například pohyb avataru směrem k překážce místo od ní – výzkumníci vysvětlili, že instrukce byla přepsána technologií AI předpovědi a odhadu, která v tomto okamžiku rozpoznala vzorce v mých mozkových vlnách, které by mohly pomoci přesně předpovědět budoucí instrukce pro avatar.

Jakmile byl nástroj vycvičen mými mozkovými vlnami, bylo čas pokusit se použít své myšlenky k ovládání elektrického vozíku. Zavřel jsem oči a soustředil se na to, jak to feels, když jsem pohyboval svou levou rukou, která spočívala, nehybná, na mé noze. Když jsem si představoval, že dělám pěst s levou rukou, vozík začal jet doleva – můj požadovaný směr!

Přes to, že nevyžaduji vozík v každodenním životě, zkušenost s ovládáním vozítka svými myšlenkami – asistovanými umělou inteligencí – byla inspirující, pokud jde o potenciál, který by mohl mít pro zlepšení života lidí, kteří trpí závažnými poraněními míchy nebo neurologickými podmínkami, jako je roztroušená skleróza, mozková obrna nebo Guillain-Barréův syndrom.

Tyto podmínky často zanechávají pacienty upoutané na lůžko nebo závislé na zdravotních sestrách nebo členech rodiny, aby je pomáhali pohybovat se.

Po mnoho let se vědci snažili vyvinout technologii, která by mohla pomoci jedincům postiženým těmito podmínkami získat zpět část své mobility a tělesné autonomie. V roce 2009 Toyota oznámila vozík, který mohl být ovládán pomocí signálů elektroencefalogramu (EEG); v roce 2023 výzkumníci z italské Univerzity v Padově vyvinuli technologii rozhraní mozek-stroj, která umožňuje plně ochrnutým jedincům řídit elektrické vozíky pomocí mozkových vln; a další studie o vozících poháněných mozkovými vlnami zahrnují rozšířenou realitu, počítačové vidění a offline kalibraci.

Zatímco inovace, jako jsou tyto, nám výrazně pomohly přiblížit se k překlenutí mobility gapu pro jedince trpící závažnými poraněními míchy a neurologickými podmínkami, výzkumníci z NTT Research mi řekli, že masih existují许多 omezení, zejména když se zohlední, že mozkové vlny nejsou nutně stejné u všech lidí, ani u jednoho jedince během jeho života.

Na své recentní konferenci Upgrade 2025 v San Francisku NTT Research představil AI technologii, která podle nich může předpovědět a dokončit přerušené mozkové vlny, což umožňuje pacientům s i závažnými neurologickými podmínkami ovládat elektrické vozíky.

„Je známo, že mozkové vlny mohou kolísat kvůli různým faktorům. Nicméně, naše technologie je navržena tak, aby optimalizovala AI pro každého jedince, takže věříme, že zůstává účinná navzdory takovým variacím,“ Kengo Okitsu, výzkumník, který pracoval na projektu, mi řekl.

Elektrická aktivita mozku je zaznamenána v alfa, beta, gama, delta a theta vlnách a většina jejich funkční významu je stále diskutován. Beta a Mu rhythm alpha vlny, pohybující se v rozmezí 12 až 30 Hz a 8 až 10 Hz, jsou spojeny s pohybem, naznačující plánovaný a instruovaný pohyb.

Mozkové vlny, nicméně, nejsou konzistentní mezi populací. Jedinci s kognitivními poruchami, jako je demence a Alzheimerova choroba, prožívají sníženou mozkovou vlnovou aktivitu a reaktivitu. Věkem může být také zabráněno, aby jedinci mohli produkovat mozkové vlny dostatečně silné na to, aby poháněly elektrické vozíky; a dokonce i psychiatrické poruchy, jako je ADHD, schizofrenie a deprese mohou mít vliv na EEG frekvenci.

Existující technologie mozkových vln nemůže prakticky držet krok se všemi těmito variacemi. Místo toho se výzkumníci vsází na to, že AI pomůže dokončit a doplnit nedostatečné nebo nesprávné mozkové signály rozpoznáním mozkových vlnových vzorců, které umožní předpovědět představovaný tělesný pohyb.

„Naše technologie bude fungovat pro každého, protože je aktualizována umělou inteligencí nepřetržitě,“ řekl Okitsu. „Soustřeďuje se na sběr dat pro AI během skutečné operace rozhraní mozek-stroj. Lidé mohou nejdříve ovládat avatar a pak naše technologie aktualizuje s pomocí AI.“

Výzkumníci také uvedli, že relativně rychlá reakční doba z přeměny myšlenky – jako je sevření pěstí – na akci – jako je otočení vozíku – je také usnadněna fotonicí komunikační infrastrukturou zvanou IOWN, která umožňuje vysokokapacitní, nízkou latenci zpracování dat. Síť používá fotonické (světelné) signály místo elektrických signálů pro přenos informací, aby urychlila zpracování dat.

Integrace těchto technologií do vozíků ovládaných mozkovými vlnami představuje využití vznikajících technologií pro konstrukci více přístupných mobility nástrojů.

Projekt by mohl znamenat evoluci životního stylu pro postižené lidi a jejich pečovatele, kteří budou mít více svobody a autonomie.