Cercetătorii utilizează IA 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 pătruns în scalp. 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 mai întâi să practic mișcarea imaginară prin controlul unui avatar pe un ecran cu gândurile mele, care apoi va fi baza pentru controlul scaunului cu rotile.

A durat puțin timp, dar în cele din urmă, avatarul s-a mișcat doar gândindu-mă la strângerea mâinii stângi.

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 undele mele cerebrale care ar putea ajuta la predicția precisă a instrucțiunilor viitoare pentru avatar.

Odată ce instrumentul a fost antrenat cu undele mele cerebrale, a fost timpul să încerc să controlez scaunul cu rotile electrice cu gândurile mele. M-am închis la ochi și m-am concentrat pe senzația de a mișca mâna stângă, care era odihnindu-se, nemișcată, pe piciorul meu. Atunci când m-am gândit la strângerea pumnului cu mâna stângă, scaunul cu rotile a început să se miște spre stânga – direcția mea dorită!

Deși 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 inspirațională, 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 precum 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-a lungul anilor, oamenii de știință au încercat să dezvolte tehnologii pentru a ajuta persoanele afectate de aceste afecțiuni să-și recapete o parte din mobilitate și autonomie corporală. În 2009, Toyota a anunțat un scaun cu rotile care putea fi controlat utilizând semnale EEG; în 2023, cercetătorii de la Universitatea din Padova din Italia au dezvoltat tehnologia interfeței creier-mașină care permite persoanelor complet paralizate să conducă scaune cu rotile electrice utilizând undele cerebrale; și alte studii despre scaune cu rotile controlate de undele cerebrale incorporează realitatea augmentată, viziunea computerizată și tehnologia de calibrare offline.

Deși inovațiile de acest fel ne-au ajutat în mod covârșitor să ne apropiem de reducerea decalajului de mobilitate pentru persoanele care suferă de afecțiuni grave ale măduvei spinării și ale sistemului nervos, cercetătorii de la NTT Research mi-au spus că există încă multe limitări, în special atunci când se ia în considerare faptul că undele cerebrale nu sunt necesarmente aceleași pentru toată lumea, nici măcar pentru o persoană pe parcursul vieții sale.

La conferința lor recentă Upgrade 2025 de la San Francisco, NTT Research a prezentat tehnologia IA care, spun ei, poate prevedea și completa semnalele de undă cerebrală perturbate, permițând pacienților cu afecțiuni neurologice severe să poată controla scaune cu rotile electrice.

„Se știe că undele cerebrale pot varia din cauza diferiților 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 acest proiect.

Activitatea electrică a creierului este înregistrată în unde alpha, beta, gamma, delta și theta, și mult din semnificația lor funcțională este încă debatută. Beta și Mu ritmul alpha, cu frecvențe cuprinse între 12 și 30 Hz și 8 și 10 Hz, respectiv, sunt conectate la mișcare, sugerând mișcarea planificată și instructată.

Undele cerebrale, cu toate acestea, nu sunt consistente în rândul populației. Persoanele cu deficiențe cognitive, cum ar fi demneța 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 chiar tulburările psihice, cum ar fi ADHD, schizofrenia și depresia pot afecta frecvența EEG.

Tehnologia de undă cerebrală existentă nu poate ține practic pasul cu toate aceste variații. În schimb, cercetătorii pariază pe IA pentru a ajuta la completarea și complementarea semnalelor insuficiente sau inexacte de undă cerebrală prin recunoașterea modelelor de undă cerebrală, care îi va permite să prevadă mișcarea corporală imaginară.

„Tehnologia noastră va funcționa pentru toată lumea, deoarece este actualizată în mod continuu de IA”, a spus Okitsu. „Se axează 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 fotonică, numită IOWN, care permite procesarea de date de înaltă capacitate și cu latență redusă. Rețeaua utilizează semnale fotice (lumină) în loc de semnale electrice pentru transmiterea informațiilor, ceea ce accelerează transferul și procesarea datelor.

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

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