ส่วนต่อประสานเครื่องสมอง
นักวิจัยสร้างความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์
BrainGate เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยได้ค้นพบความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านการเชื่อมต่อระหว่างสมองและคอมพิวเตอร์ (BCIs) หลังจากผู้เข้าร่วมการทดลองทางคลินิกที่เป็นโรค tetraplegia ได้สาธิตการใช้ BCI แบบไร้สายภายในเยื่อหุ้มสมองกับเครื่องส่งสัญญาณไร้สายภายนอก นี่เป็นครั้งแรกที่มีการใช้ระบบดังกล่าว และสามารถส่งสัญญาณสมองที่ความละเอียดเซลล์ประสาทเดียว
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน ธุรกรรมของ IEEE เกี่ยวกับวิศวกรรมชีวการแพทย์ เดือนก่อน
ระบบยังส่งสัญญาณด้วยความเร็วสูงเต็มรูปแบบและไม่จำเป็นต้องเชื่อมโยงผู้ใช้เข้ากับระบบถอดรหัส แทนที่จะใช้สายเคเบิลแบบเดิม ระบบใช้เครื่องส่งสัญญาณขนาด 2 นิ้วที่มีน้ำหนักเพียง 1.5 ออนซ์ หน่วยนี้วางอยู่บนศีรษะของผู้ใช้ และเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดอาร์เรย์ที่อยู่ในมอเตอร์คอร์เทกซ์ของสมอง และทำสิ่งนี้ผ่านพอร์ตเดียวกับที่ระบบใช้สายใช้
การศึกษาเกี่ยวข้องกับผู้เข้าร่วมการทดลองทางคลินิกสองคนที่เป็นอัมพาต และพวกเขาใช้ระบบ BrainGate กับเครื่องส่งสัญญาณไร้สาย พวกเขาสามารถชี้ คลิก และพิมพ์ผ่านเครื่องส่งสัญญาณไร้สายบนคอมพิวเตอร์แท็บเล็ตมาตรฐาน
การศึกษาแสดงให้เห็นว่าระบบไร้สายสามารถส่งสัญญาณที่มีความเที่ยงตรงเช่นเดียวกับระบบสาย
John Simeral เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมที่มหาวิทยาลัยบราวน์ เขาเป็นผู้เขียนหลักของการศึกษาและเป็นสมาชิกของกลุ่มวิจัย BrainGate
“เราได้แสดงให้เห็นว่าระบบไร้สายนี้ใช้งานได้เทียบเท่ากับระบบสายที่ได้รับมาตรฐานระดับทองในประสิทธิภาพ BCI มานานหลายปี” Simeral กล่าว “สัญญาณจะถูกบันทึกและส่งด้วยความเที่ยงตรงที่คล้ายกันอย่างเหมาะสม ซึ่งหมายความว่าเราสามารถใช้อัลกอริธึมการถอดรหัสแบบเดียวกับที่เราใช้กับอุปกรณ์แบบมีสาย ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือผู้คนไม่จำเป็นต้องถูกล่ามไว้กับอุปกรณ์ของเราอีกต่อไป ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ในแง่ของวิธีการใช้ระบบ”
จากข้อมูลของนักวิจัย ความก้าวหน้าครั้งใหม่นี้ทำให้เราเข้าใกล้ระบบภายในร่างกายที่ฝังได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งสามารถช่วยให้ผู้บาดเจ็บสามารถเคลื่อนไหวได้อีกครั้ง การพัฒนาใหม่นี้เป็นอุปกรณ์ตัวแรกที่ส่งสัญญาณแบบเต็มสเปกตรัมที่บันทึกโดยเซ็นเซอร์ภายในร่างกาย
ผลการศึกษา
การพิจารณาคดีเกี่ยวข้องกับชายวัย 35 ปีและชายวัย 63 ปีที่ได้รับบาดเจ็บไขสันหลังทั้งคู่ พวกเขาสามารถใช้ระบบที่บ้านแทนห้องปฏิบัติการเนื่องจากไม่มีสายเคเบิล และยังสามารถใช้งานได้นานถึง 24 ชั่วโมงอีกด้วย ระยะเวลาที่ยาวนานนี้ทำให้นักวิจัยสามารถรวบรวมข้อมูลที่มีระยะเวลายาวนานได้
Leigh Hochberg เป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมที่ Brown และเป็นนักวิจัยที่ Brown's Carney Institute for Brain Science Hochberg เป็นผู้นำการทดลองทางคลินิกของ BrainGate
"เราต้องการเข้าใจว่าสัญญาณประสาทมีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป" Hochberg กล่าว “ด้วยระบบนี้ เราสามารถดูการทำงานของสมองที่บ้านได้เป็นเวลานานในแบบที่แทบจะเป็นไปไม่ได้มาก่อน สิ่งนี้จะช่วยเราในการออกแบบอัลกอริธึมการถอดรหัสที่ให้การฟื้นฟูการสื่อสารและการเคลื่อนไหวที่ราบรื่น ใช้งานง่าย และเชื่อถือได้สำหรับผู้ที่เป็นอัมพาต”
สมาคม BrainGate
BrainGate consortium เป็นกลุ่มสหวิทยาการของนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Brown, Stanford และ Case Western Reserve นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับบุคคลจากศูนย์การแพทย์กิจการทหารผ่านศึกพรอวิเดนซ์และโรงพยาบาลแมสซาชูเซตส์
ทีมงานได้เผยแพร่งานวิจัยในปี 2012 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าผู้เข้าร่วมการทดลองทางคลินิกสามารถใช้ขาเทียมหุ่นยนต์หลายมิติโดยใช้ BCI เป็นครั้งแรกได้อย่างไร ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา กลุ่มได้ปรับปรุงระบบอย่างต่อเนื่องและบรรลุความก้าวหน้าใหม่ๆ
Sharlene Flesher เป็นผู้เขียนร่วมและเพื่อนร่วมงานหลังปริญญาเอกที่ Stanford ตอนนี้ Flesher ทำงานเป็นวิศวกรฮาร์ดแวร์ที่ Apple
Flesher กล่าวว่า "วิวัฒนาการของ BCIs ภายในคอร์เทกซ์จากการใช้สายเคเบิลมาเป็นการใช้เครื่องส่งสัญญาณไร้สายขนาดเล็กแทน เป็นขั้นตอนสำคัญสู่การใช้งานฟังก์ชันของอินเทอร์เฟซประสาทประสิทธิภาพสูงที่ฝังไว้อย่างสมบูรณ์" Flesher กล่าว “ในขณะที่ภาคสนามมุ่งสู่การลดแบนด์วิธในการส่งในขณะที่รักษาความแม่นยำของการควบคุมอุปกรณ์ช่วยเหลือ การศึกษานี้อาจเป็นหนึ่งในไม่กี่เรื่องที่จับสัญญาณเยื่อหุ้มสมองได้กว้างเต็มที่เป็นระยะเวลานาน รวมถึงระหว่างการใช้ BCI ในทางปฏิบัติ”
ทีม BrainGate สามารถทำงานต่อไปได้ในช่วงการระบาดของ COVID-19 เนื่องจากอุปกรณ์ไร้สายและสามารถใช้ที่บ้านได้โดยไม่ต้องใช้ช่างเทคนิค
Hochberg ยังเป็นนักประสาทวิทยาการดูแลที่สำคัญที่โรงพยาบาล Massachusetts General Hospital และผู้อำนวยการศูนย์วิจัยและพัฒนาการฟื้นฟูสมรรถภาพ VA สำหรับการฟื้นฟูระบบประสาทและเทคโนโลยีประสาท
“ในเดือนมีนาคม 2020 เป็นที่ชัดเจนว่าเราจะไปเยี่ยมบ้านของผู้เข้าร่วมการวิจัยไม่ได้” Hochberg กล่าว “แต่ด้วยการฝึกอบรมผู้ดูแลถึงวิธีสร้างการเชื่อมต่อไร้สาย ผู้เข้าร่วมการทดลองสามารถใช้ BCI ได้โดยไม่ต้องมีสมาชิกในทีมของเราอยู่ที่นั่น ดังนั้นไม่เพียงแต่เราจะสามารถดำเนินการวิจัยต่อไปได้เท่านั้น เทคโนโลยีนี้ยังช่วยให้เราสามารถดำเนินการต่อด้วยแบนด์วิธเต็มรูปแบบและความเที่ยงตรงที่เรามีมาก่อน”
จากข้อมูลของ Simeral “หลายบริษัทได้เข้าสู่สนาม BCI ได้อย่างยอดเยี่ยม และบางบริษัทได้แสดงให้เห็นถึงการใช้งานระบบไร้สายแบนด์วิธต่ำโดยมนุษย์แล้ว รวมถึงบางบริษัทที่ฝังไว้อย่างสมบูรณ์ ในรายงานนี้ เรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้ใช้ระบบไร้สายแบนด์วิธสูงที่พัฒนาความสามารถทางวิทยาศาสตร์และทางคลินิกสำหรับระบบในอนาคต”
