Cercetătorii folosesc inteligența artificială pentru a ajuta oamenii cu afecțiuni neurologice să controleze scaunele cu rotile electrice cu ajutorul undelor cerebrale

Îndată ce m-am așezat pe scaunul cu rotile electric, cercetătorii mi-au pus pe cap un cască cu electrozi care mi-au străpuns scalpul. Ei au făcut ajustări până când un laptop conectat la cască a început să primească semnale de la creierul meu.

Cu intenția de a detecta cele mai slabe unde cerebrale și de a recunoaște modelele lor pentru predicție prin inteligență artificială (IA), mi s-a cerut să practic mișcări imaginate, controlând un avatar pe un ecran cu gândurile mele, care ulterior va fi baza pentru controlul scaunului cu rotile.

A durat puțin timp, dar în cele din urmă, avatarul s-a mișcat doar prin gândirea mea de a strânge mâna stângă.

Chiar și atunci când am făcut o greșeală – cum ar fi mișcarea avatarului spre un obstacol în loc de departe de el – cercetătorii mi-au explicat că instrucțiunea a fost anulată de tehnologia de predicție și estimare IA, care până în acel moment recunoscuse modele în unde cerebrale care ar fi putut să o ajute să prevadă cu acuratețe instrucțiunile viitoare pentru avatar.

Odată ce instrumentul a fost antrenat cu unde cerebrale, a fost timpul să încerc să controlez scaunul cu rotile electrice cu gândurile mele. Am închis ochii și m-am concentrat pe senzația de a mișca mâna stângă, care era odihnindu-se, nemișcată, pe piciorul meu. Pe măsură ce am imaginat strângerea pumnului cu mâna stângă, scaunul cu rotile a început să se miște spre stânga – direcția mea dorită!

În ciuda faptului că nu am nevoie de un scaun cu rotile în viața mea de zi cu zi, experiența de a controla vehiculul cu gândurile mele – asistat de IA – a fost inspirată, având în vedere potențialul pe care l-ar putea avea pentru a îmbunătăți viața persoanelor care suferă de leziuni grave ale măduvei spinării sau afecțiuni neurologice, cum ar fi scleroza multiplă, paralizia cerebrală sau sindromul Guillain-Barré.

Aceste afecțiuni adesea lasă pacienții imobilizați în pat sau dependenți de asistenții medicali sau membrii familiei pentru a-i ajuta să se miște.

De ani de zile, oamenii de știință au căutat să dezvolte tehnologii care să ajute persoanele afectate de aceste afecțiuni să-și recapete o parte din mobilitatea și autonomia corporală. În 2009, Toyota a anunțat un scaun cu rotile care putea fi controlat folosind semnale EEG; în 2023, cercetătorii de la Universitatea din Padova au dezvoltat tehnologia de interfață creier-mașină care permite persoanelor complet paralizate să conducă scaune cu rotile electrice folosind unde cerebrale; și alte studii privind scaunele cu rotile controlate de unde cerebrale incorporează realitatea augmentată, viziunea computerizată și tehnologia de calibrare offline.

În timp ce inovațiile de acest fel ne-au ajutat în mare măsură să reducem decalajul de mobilitate pentru persoanele cu afecțiuni grave ale măduvei spinării și ale sistemului nervos, cercetătorii de la NTT Research mi-au spus că mai există multe limitări, în special atunci când se ia în considerare faptul că undele cerebrale nu sunt necesar aceleași pentru toată lumea, nici măcar pentru o persoană de-a lungul vieții.

La conferința lor recentă Upgrade 2025 de la San Francisco, NTT Research a prezentat tehnologia IA pe care o spun că poate prezice și completa semnalele de unde cerebrale întrerupte, permițând pacienților cu afecțiuni neurologice severe să controleze scaune cu rotile electrice.

„Se știe că undele cerebrale pot varia din cauza diverselor factori. Cu toate acestea, tehnologia noastră este proiectată pentru a optimiza IA pentru fiecare individ, așa că credem că rămâne eficientă în ciuda acestor variații”, mi-a spus Kengo Okitsu, un cercetător care a lucrat la proiect.

Activitatea electrică a creierului este înregistrată în unde alfa, beta, gamma, delta și theta, și mult din semnificația lor funcțională este încă dezbătută. Undele beta și mu, care variază de la 12 la 30 Hz și de la 8 la 10 Hz, respectiv, sunt legate de mișcare, sugerând mișcări planificate și instructate.

Undele cerebrale, cu toate acestea, nu sunt consistente în rândul populației. Persoanele cu deficiențe cognitive, cum ar fi demența și boala Alzheimer, experimentează o scădere a activității și reactivității undelor cerebrale. Vârsta poate, de asemenea, împiedica capacitatea indivizilor de a produce unde cerebrale suficient de puternice pentru a controla scaunele cu rotile electrice; și tulburările psihice, cum ar fi ADHD, schizofrenia și depresia, pot afecta frecvența EEG.

Tehnologia actuală de unde cerebrale nu poate ține pasul cu toate aceste variații. În schimb, cercetătorii pariază pe IA pentru a ajuta la completarea și complementarea semnalelor insuficiente sau inexacte de unde cerebrale, recunoscând modelele de unde cerebrale care vor permite predicția mișcărilor corporale imaginate.

„Tehnologia noastră va funcționa pentru toată lumea, deoarece este actualizată în mod continuu de IA”, a spus Okitsu. „Se concentrează pe colectarea de date pentru IA în timpul operațiunii reale a interfeței creier-mașină. Așa că oamenii pot opera avatarul mai întâi, și apoi tehnologia noastră se actualizează cu ajutorul IA.”

Cercetătorii au subliniat, de asemenea, că timpul de reacție relativ rapid de la convertirea unei gânduri – cum ar fi strângerea pumnului – într-o acțiune – cum ar fi rotirea unui scaun cu rotile, este ajutat și de o infrastructură de comunicații bazată pe fotonici numită IOWN, care permite procesarea de date de înaltă capacitate și joasă latență. Rețeaua utilizează semnale luminoase în loc de semnale electrice pentru transmiterea informațiilor, pentru a accelera transferul și procesarea de date.

Integrarea acestor tehnologii în scaunele cu rotile controlate de unde cerebrale reprezintă utilizarea tehnologiilor emergente pentru construirea unor instrumente de mobilitate mai accesibile.

Proiectul ar putea însemna o evoluție a stilului de viață pentru persoanele cu dizabilități și pentru îngrijitorii lor, care vor fi amândoi oferiți cu mai multă libertate și autonomie.