Interfața creier-mașină ar putea ajuta persoanele cu paralizie

O echipă internațională de cercetători a dezvoltat un dispozitiv wearable de interfață creier-mașină (BMI) care ar putea îmbunătăți calitatea vieții pentru persoanele cu disfuncții motorii sau paralizie. Acesta ar putea ajuta, de asemenea, persoanele cu sindrom de încarcerare, care sunt conștiente, dar nu pot mișca sau comunica.

Echipa a fost condusă de laboratorul lui Woon-Hong Yeo de la Institutul de Tehnologie din Georgia și a inclus cercetători de la Universitatea din Kent, Marea Britanie, și Universitatea Yonsei, Coreea de Sud. 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 prezentat în revista Advanced Science în luna precedentă.

Un dispozitiv mai confortabil

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

“Avantajul major al acestui sistem pentru utilizator, comparativ 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 utilizatorilor să imagineze acțiuni pentru ca BMI să le execute. ElectroEncefaloGrafia (EEG) este cea mai comună metodă non-invazivă pentru achiziționarea semnalelor, dar adesea necesită o cască cu multe fire.

Pentru a utiliza aceste dispozitive, se necesită utilizarea de geluri și paste 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 îl filtreze.

Învățarea automată și realitatea virtuală

Sistemul EEG portabil proiectat de echipă îmbunătățește achiziția semnalului datorită integrării electrodului microneedle interceptabil cu circuitele wireless moi. Pentru a măsura semnalele creierului, este esențial ca sistemul să determine ce acțiuni dorește să execute utilizatorul. Pentru a realiza acest lucru, echipa s-a bazat pe un algoritm de învățare automată și o componentă de realitate virtuală.

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

Yeo este, de asemenea, director al Centrului pentru Interfețe și Inginerie Uman-Centrică de la Institutul pentru Electronică și Nanotehnologie, precum și membru al Institutului Petit pentru Bioinginerie și Bioștiințe.

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

În 2019, aceeași echipă a prezentat o interfață creier-mașină wearable moale, iar lucrarea a inclus și pe Musa Mahmood, care a fost autorul principal al acelei cercetări și al noii cercetări.

“Această nouă interfață creier-mașină utilizează un paradigma complet diferită, implicând acțiuni motorii imaginate, cum ar fi apucarea cu mâna dreaptă sau stângă, ceea ce 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. “Ele accelerează și îmbunătățesc implicarea utilizatorului și precizia. Și am putut înregistra activitate motorie imagistică continuă de înaltă calitate.”

Mahmood spune că echipa se va concentra acum pe optimizarea plasării electrodului și pe o integrare mai avansată a EEG-ului bazat pe stimul.