ממשק מוח-מכונה יכול לסייע לאנשים עם שיתוק

צוות בינלאומי של חוקרים פיתח מכשיר ממשק מוח-מכונה (BMI) נישא שיכול לשפר את איכות החיים של אנשים עם תפקוד מוטורי לקוי או שיתוק. הוא יכול אפילו לסייע לאלו עם תסמונת נעול, שהיא מצב בו אדם אינו מסוגל לזוז או לתקשר על אף שהוא בהכרה.

הצוות הובל על ידי מעבדתו של וון-הונג יו במכון הטכנולוגי של ג’ורג’יה וכלל חוקרים מאוניברסיטת קנט בבריטניה ואוניברסיטת יונסי ברפובליקה של קוריאה. הצוות שילב אלקטרוניקה רכה ואלחוטית על גבי הקרקפת ומציאות וירטואלית במערכת BMI בודדת. המערכת מאפשרת למשתמשים לשלוט בכיסא גלגלים או זרוע רובוטית רק באמצעות דמיון פעולות.

ה-BMI החדש תואר בכתב העת Advanced Science בחודש שעבר.

התקן נוח יותר

יו הוא פרופסור חבר בבית הספר להנדסת מכונות ע”ש ג’ורג’ וו. וודרוף.

“היתרון העיקרי של מערכת זו למשתמש, לעומת מה שקיים כיום, הוא שהיא רכה ונוחה ללבישה, ואין לה שום חוטים,” אמר יו.

מערכות BMI יכולות לנתח אותות מוח ולהעביר פעילות עצבית לפקודות, וזה מה שמאפשר לאנשים לדמיין פעולות עבור BMI לבצע. אלקטרו-אנצפלוגרפיה, או EEG, היא השיטה הלא-פולשנית הנפוצה ביותר לרכישת אותות, אך היא מחייבת בדרך כלל כובע גולגולת עם הרבה חוטים.

כדי להשתמש בהתקנים האלה, נדרש שימוש בג’לים ופסטות כדי לשמור על מגע עור, וכל ההתקנה הזו היא צורבת ולא נוחה עבור המשתמש. בנוסף, ההתקנים רבים מהם בעלי רכישת אותות גרועה עקב דיגרדציה של חומרים וארטיפקטים של תנועה, שנגרמים על ידי דברים כמו טחינת שיניים. סוג זה של רעש יופיע בנתוני מוח, והחוקרים צריכים לסנן אותו.

למידת מכונה ומציאות וירטואלית

מערכת EEG הנישאית שתוכננה על ידי הצוות משפרת רכישת אותות הודות לאינטגרציה של אלקטרודות מיקרו-מחטים עם מעגלים אלחוטיים רכים. כדי למדוד את אותות המוח, המערכת צריכה לקבוע מהן הפעולות שהמשתמש רוצה לבצע. כדי להשיג זאת, הצוות הסתמך על אלגוריתם למידת מכונה ורכיב מציאות וירטואלית.

בדיקות שנערכו על ידי הצוות כללו ארבעה נבדקים אנושיים, והצעד הבא הוא לבדוק אותו על אנשים עם מוגבלויות.

יו הוא גם המנהל של מרכז הממשקים והנדסה למען האדם בטכנולוגיה של ג’ורג’יה, כמו גם חבר במכון פטיט להנדסת ביו וביולוגיה.

“זהו רק הדגמה ראשונית, אבל אנו שמחים ממה שראינו,” אמר יו.

בשנת 2019, אותו צוות הציג ממשק מוח-מכונה EEG רך ונישא, והעבודה כללה את מוסא מחמוד, שהיה המחבר הראשי של מחקר זה ושל המחקר החדש.

“ממשק מוח-מכונה זה משתמש בדגם שונה לחלוטין, הכולל פעולות מוטוריות מדומות, כגון אחיזה ביד אחת, שמשחרר את הנושא מלהסתכל על גירויים רבים מדי,” אמר מחמוד.

המחקר מ-2021 כלל משתמשים המדגימים שליטה מדויקת בתרגילי מציאות וירטואלית במחשבותיהם, או תמונות מוטוריות.

“הפרומפטים הווירטואליים הוכחו כמאוד מועילים,” אמר יו. “הם מאיצים ומשפרים את מעורבות המשתמש ואת הדיוק. והצלחנו לרשום פעילות תמונות מוטוריות רציפה ואיכותית.”

מחמוד אומר כי הצוות יתמקד עכשיו באופטימיזציה של מיקום אלקטרודות ואינטגרציה מתקדמת יותר של EEG מבוסס גירוי.