Interfața creier-mașină ar putea ajuta persoanele cu paralizie

O echipă internațională de cercetători a dezvoltat un dispozitiv wearable brain-machine (BMI) care ar putea îmbunătăți calitatea vieții pentru persoanele cu disfuncție motorie sau paralizie. Acesta ar putea chiar ajuta persoanele cu sindrom blocat, care este atunci când o persoană nu poate să se miște sau să comunice, în ciuda faptului că este conștientă.

Echipa a fost condusă de laboratorul lui Woon-Hong Yeo de la Georgia Institute of Technology și a inclus cercetători de la University of Kent din Regatul Unit și Yonsei University din Republica Coreea. Echipa a combinat electronică moale wireless și realitate virtuală într-un singur sistem BMI. Sistemul permite utilizatorilor să controleze un scaun cu rotile sau un braț robotic doar prin imaginarea acțiunilor.

Noul BMI a fost detaliat în revista Advanced Science în luna trecută.

Un dispozitiv mai confortabil

Yeo este profesor asociat la Școala de Inginerie Mecanică George W. Woodruff.

“Principalul avantaj al acestui sistem pentru utilizator, în comparație cu ceea ce există în prezent, este că este moale și confortabil de purtat și nu are fire,” a spus Yeo.

Sistemele BMI pot analiza semnalele creierului și pot transmite activitatea neurală în comenzi, ceea ce permite indivizilor să-și imagineze acțiuni pentru ca BMI să le execute. ElectroEncefaloGrafia, sau EEG, este cea mai comună metodă non-invazivă pentru achiziționarea semnalelor, dar aceasta necesită adesea o cască cu multe fire.

Pentru a utiliza aceste dispozitive, este necesară utilizarea gelurilor și pastelor pentru a menține contactul cu pielea, iar toată această configurare este consumatoare de timp și incomodă pentru utilizator. În plus, dispozitivele au adesea o achiziție slabă a semnalului din cauza degradării materialelor și a artefactelor de mișcare, care sunt cauzate de lucruri precum frecarea dinților. Acest tip de zgomot va apărea în datele creierului, iar cercetătorii trebuie să le filtreze.

Învățarea mașinilor și realitatea virtuală

Sistemul EEG portabil proiectat de echipă îmbunătățește achiziția semnalului datorită integrării electrozilor de microneedle interceptabili cu circuite wireless moi. Pentru a măsura semnalele creierului, este crucial pentru sistem să determine ce acțiuni dorește să execute utilizatorul. Pentru a realiza acest lucru, echipa s-a bazat pe un algoritm de învățare a mașinilor și pe o componentă de realitate virtuală.

Testele efectuate de echipă au implicat patru subiecți umani, iar următorul pas este să le testeze pe persoanele cu dizabilități.

Yeo este, de asemenea, directorul Centrului pentru Interfețe și Inginerie Uman-Centrică al Georgia Tech, precum și membru al Institutului Petit pentru Bioinginerie și Bioștiințe.

“Acesta este doar un prim demonstrativ, dar suntem încântați de ceea ce am văzut,” a spus Yeo.

În urmă cu câțiva ani, aceeași echipă a prezentat o interfață brain-machine EEG moale și purtabilă, iar lucrarea a inclus Musa Mahmood, care a fost autorul principal al acelei cercetări și al celei noi.

“Această nouă interfață creier-mașină folosește un paradigma complet diferită, implicând acțiuni motorii imaginate, cum ar fi apucarea cu mâna, care eliberează subiectul de a trebui să se uite la prea multe stimuli,” a spus Mahmood.

Studiul din 2021 a implicat utilizatori care au demonstrat un control precis al exercițiilor de realitate virtuală cu gândurile lor, sau imagistica motorie.

“Prompturile virtuale s-au dovedit a fi foarte utile,” a spus Yeo. “Acestea accelerează și îmbunătățesc implicarea și acuratețea utilizatorului. Și am putut să înregistrez activitate motorie imaginară continuă și de înaltă calitate.”

Mahmood spune că echipa se va concentra acum pe optimizarea plasării electrozilor și pe o integrare mai avansată a EEG bazată pe stimuli.