Ερευνητές Χρησιμοποιούν Την Τεχνητή Νοημοσύνη για Βοήθεια Ατόμων με Νευρολογικές Παθήσεις να Ελέγχουν Ηλεκτρικές Καθίσματα με Εγκεφαλικές Κυμάνσεις

Όταν κάθισα στο ηλεκτρικό καθέμενο, οι ερευνητές τοποθέτησαν ένα κράνος στο κεφάλι μου με ηλεκτρονικούς αγωγούς που έβγαζαν στο δέρμα μου. Έκαναν ρυθμίσεις μέχρι που ένας φορητός υπολογιστής που ήταν συνδεδεμένος με το κράνος άρχισε να λαμβάνει σήματα από τον εγκέφαλο μου.

Με στόχο την ανίχνευση των πιο αδύναμων εγκεφαλικών κυμάτων και την αναγνώριση των προτύπων τους για πρόβλεψη μέσω της τεχνητής νοημοσύνης (ΤΝ), μου δόθηκε πρώτα η εντολή να εξασκηθώ φανταστική κίνηση ελέγχοντας ένα avatar σε μια οθόνη με τις σκέψεις μου, που θα ήταν η βάση για τον έλεγχο του καθέμενου.

Χρειάστηκαν λίγες ασκήσεις, αλλά τελικά, το avatar κινήθηκε απλώς σκέφτοντας να κλείσω το αριστερό χέρι μου.

Ακόμη και όταν έκανα ένα λάθος – όπως να κινήσω το avatar προς ένα εμπόδιο αντί να το απομακρύνω – οι ερευνητές εξήγησαν ότι η εντολή αντικαταστάθηκε από την τεχνητή νοημοσύνη και την τεχνολογία εκτίμησης, η οποία μέχρι εκείνη τη στιγμή είχε αναγνωρίσει πρότυπα στις εγκεφαλικές κυμάνσεις μου που θα μπορούσαν να τη βοηθήσουν να προβλέψει με ακρίβεια τις μελλοντικές εντολές για το avatar.

Μόλις το όργανο είχε εκπαιδευτεί από τις εγκεφαλικές κυμάνσεις μου, ήταν η ώρα να δοκιμάσω να ελέγξω το ηλεκτρικό καθέμενο με τις σκέψεις μου. Έκλεισα τα μάτια μου και σκέφτηκα πώς να κινήσω το αριστερό χέρι μου, που ήταν ακίνητο, στο πόδι μου. Όταν φανταζόμουν να κλείνω το αριστερό χέρι μου, το καθέμενο άρχισε να κινείται αριστερά – η επιθυμητή κατεύθυνση!

Παρά το ότι δεν χρειάζομαι καθέμενο στην καθημερινή ζωή μου, η εμπειρία του ελέγχου του οχήματος με τις σκέψεις μου – με τη βοήθεια της ΤΝ – ήταν εμπνευσμένη,考虑οντας το потенシャル που θα μπορούσε να έχει για τη βελτίωση της ζωής των ατόμων που πάσχουν από σοβαρές εγκεφαλικές κακώσεις ή νευρολογικές παθήσεις όπως η Σκλήρυνση Κατά Πλάκας, η Εγκεφαλική Παράλυση ή το Σύνδρομο Guillain Barré.

Αυτές οι παθήσεις συχνά αφήνουν τους ασθενείς κλινήρους ή εξαρτημένους από νοσοκόμες ή μέλη της οικογένειας για να τους βοηθήσουν να κινηθούν.

Για χρόνια, οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να αναπτύξουν τεχνολογία για να βοηθήσουν τα άτομα που επηρεάζονται από αυτές τις παθήσεις να ανακτήσουν κάποια από την κινητικότητά τους και την αυτονομία του σώματος. Το 2009, η Toyota ανακοίνωσε ένα καθέμενο που θα μπορούσε να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας σήματα Ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (ΗΕΓ)· το 2023, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Πάντοβα στην Ιταλία ανέπτυξαν τεχνολογία διεπαφής εγκεφάλου-μηχανής που επιτρέπει σε πλήρως παραλυμένα άτομα να οδηγούν ηλεκτρικά καθέμενα με εγκεφαλικές κυμάνσεις· και άλλες μελέτες για καθέμενα που κινούνται με εγκεφαλικές κυμάνσεις περιλαμβάνουν εικονική πραγματικότητα, υπολογιστική όραση και τεχνολογία εκτός σύνδεσης.

Ενώ οι καινοτομίες όπως αυτές έχουν βοηθήσει σημαντικά να μειώσουμε το χάσμα κινητικότητας για τα άτομα που πάσχουν από σοβαρές εγκεφαλικές και νευρολογικές παθήσεις, ερευνητές από την NTT Research μου είπαν ότι πολλές περιορισμοί παραμένουν, ιδιαίτερα όταν λαμβάνεται υπόψη ότι οι εγκεφαλικές κυμάνσεις δεν είναι απαραίτητα οι ίδιες σε όλους τους ανθρώπους, ούτε και σε ένα άτομο κατά τη διάρκεια της ζωής του.

Στην πρόσφατη διάσκεψη Upgrade 2025 στο Σαν Φρανσίσκο, η NTT Research παρουσίασε τεχνολογία ΤΝ που λέει ότι μπορεί να προβλέψει και να ολοκληρώσει διαταραγμένα σήματα εγκεφαλικών κυμάτων, επιτρέποντας σε ασθενείς με ακόμη και σοβαρές νευρολογικές παθήσεις να ελέγχουν ηλεκτρικά καθέμενα.

“Είναι γνωστό ότι οι εγκεφαλικές κυμάνσεις μπορούν να ποικίλουν λόγω διάφορων παραγόντων. Ωστόσο, η τεχνολογία μας σχεδιάστηκε για να βελτιστοποιήσει την ΤΝ για κάθε άτομο, οπότε πιστεύουμε ότι παραμένει αποτελεσματική παρά τις παραλλαγές”, μου είπε ο Kengo Okitsu, ένας ερευνητής που δούλεψε στο πρόγραμμα.

Η ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου καταγράφεται σε αλφά, βήτα, γάμμα, δέλτα και θήτα κυμάνσεις, και μεγάλο μέρος της λειτουργικής σημασίας τους εξακολουθεί να συζητιέται. Βήτα και ρυθμός Mu κυμάνσεις, που κυμαίνονται από 12 έως 30 Hz και 8 έως 10 Hz αντίστοιχα, συνδέονται με κίνηση, υποδεικνύοντας προγραμματισμένη και καθοδηγούμενη κίνηση.

Οι εγκεφαλικές κυμάνσεις, ωστόσο, δεν είναι συνεπείς στο πληθυσμό. Άτομα με γνωστικές ελλείψεις όπως η νοητική εξασθένηση και η νόσος του Alzheimer βιώνουν μειωμένη δραστηριότητα και αντιδραστικότητα εγκεφαλικών κυμάτων. Η ηλικία μπορεί επίσης να εμποδίσει την ικανότητα των ατόμων να παράγουν εγκεφαλικές κυμάνσεις αρκετά ισχυρές για να κινούν ηλεκτρικά καθέμενα· και ακόμη ψυχιατρικές διαταραχές όπως η ΣΔΗ, η σχιζοφρένια και η κατάθλιψη μπορούν να επηρεάσουν τη συχνότητα ΗΕΓ.

Η υφιστάμενη τεχνολογία εγκεφαλικών κυμάτων δεν μπορεί να跟ować όλες αυτές τις παραλλαγές. Αντίθετα, οι ερευνητές στοιχηματίζουν στην ΤΝ για να βοηθήσουν στην ολοκλήρωση και τη συμπλήρωση ανεπαρκών ή ανακριβών σημάτων εγκεφαλικών κυμάτων αναγνωρίζοντας πρότυπα εγκεφαλικών κυμάτων που θα επιτρέψουν στην ΤΝ να προβλέψει την φαντασμένη κίνηση του σώματος.

“Η τεχνολογία μας θα λειτουργήσει για όλους επειδή ενημερώνεται συνεχώς από την ΤΝ”, είπε ο Okitsu. “Εστιάζει στη συλλογή δεδομένων για την ΤΝ κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της διεπαφής εγκεφάλου-μηχανής. Έτσι, οι άνθρωποι μπορούν να λειτουργήσουν το avatar πρώτα και στη συνέχεια η τεχνολογία μας ενημερώνεται με τη βοήθεια της ΤΝ.”

Οι ερευνητές τόνισαν επίσης ότι ο σχετικά γρήγορος χρόνος αντίδρασης από τη μετατροπή μιας σκέψης – όπως το κλείσιμο του χεριού – σε μια ενέργεια – όπως η στροφή του καθέμενου, βοηθιέται επίσης από μια υποδομή επικοινωνιών που βασίζεται σε φωτονική ονομαζόμενη IOWN, η οποία επιτρέπει την επεξεργασία δεδομένων υψηλής χωρητικότητας και χαμηλής καθυστέρησης. Το δίκτυο χρησιμοποιεί φωτονικά (φωτός) αντί ηλεκτρικών σημάτων για τη μετάδοση πληροφοριών για να επιταχύνει τη μεταφορά και την επεξεργασία δεδομένων.

Η ενσωμάτωση αυτών των τεχνολογιών σε καθέμενα που κινούνται με εγκεφαλικές κυμάνσεις αντιπροσωπεύει την αξιοποίηση των αναδυόμενων τεχνολογιών για την κατασκευή πιο προσιτών εργαλείων κινητικότητας.

Το πρόγραμμα μπορεί να σημάνει μια εξέλιξη του τρόπου ζωής για τα άτομα με αναπηρίες και τους φροντιστές τους, οι οποίοι και οι δύο θα λάβουν περισσότερη ελευθερία και αυτονομία.