นักวิจัยทำการผ่านทางสมอง-คอมพิวเตอร์แบบไร้สายได้สำเร็จ

BrainGate นักวิจัยได้ทำการผ่านทางสมอง-คอมพิวเตอร์แบบไร้สายได้สำเร็จหลังจากผู้เข้าร่วมการทดลองทางคลินิกที่มีภาวะที่เป็นอัมพาตสี่สามารถใช้ระบบ BrainGate ไร้สายได้สำเร็จ เป็นครั้งแรกที่ระบบนี้ถูกใช้ และสามารถส่งสัญญาณจากสมองได้ด้วยความละเอียดสูง

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน IEEE Transactions on Biomedical Engineering เมื่อเดือนที่แล้ว

ระบบนี้ยังสามารถส่งสัญญาณได้ด้วยความถี่สูงและไม่ต้องการการเชื่อมต่อทางกายภาพกับระบบการถอดรหัส แทนที่จะใช้เคเบิลแบบเดิม ระบบนี้ใช้เครื่องส่งสัญญาณขนาด 2 นิ้วที่มีน้ำหนักเพียง 1.5 ออนซ์ และติดตั้งบนหัวของผู้ใช้ โดยเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดที่อยู่ในบริเวณคอร์เทกซ์ حرกของสมอง

การศึกษานี้มีผู้เข้าร่วมการทดลองทางคลินิก 2 คน ที่มีอาการอัมพาต และใช้ระบบ BrainGate ไร้สาย ผ่านเครื่องส่งสัญญาณไร้สาย พวกเขาสามารถใช้แท็บเล็ตคอมพิวเตอร์แบบปกติได้

การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าระบบไร้สายสามารถส่งสัญญาณได้ด้วยความถี่เท่ากับระบบที่มีเคเบิล

John Simeral เป็นอาจารย์ประจำสาขาวิศวกรรมศาสตร์ tạiมหาวิทยาลัย Brown และเป็นหัวหน้าผู้เขียนการศึกษานี้ และเป็นสมาชิกของทีมวิจัย BrainGate

“เราได้แสดงให้เห็นว่าระบบไร้สายนี้มีคุณภาพเท่ากับระบบที่มีเคเบิลที่ใช้กันมาหลายปี” Simeral กล่าว “สัญญาณที่บันทึกและถอดรหัสได้ด้วยความถี่เท่ากัน ซึ่งหมายความว่าเราสามารถใช้อัลกอริทึมการถอดรหัสเดียวกับที่เราใช้กับอุปกรณ์แบบมีเคเบิลได้ ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือผู้ใช้ไม่ต้องการเชื่อมต่อทางกายภาพกับอุปกรณ์ของเราแล้ว ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ๆ ในการนำระบบนี้ไปใช้”

ตามที่นักวิจัยกล่าว การพัฒนานี้ช่วยให้เราใกล้เคียงกับการสร้างระบบสมอง-คอมพิวเตอร์ที่สามารถช่วยให้ผู้ที่ได้รับบาดเจ็บสามารถเคลื่อนไหวได้อีกครั้ง

ผลการวิจัย

การทดลองนี้มีผู้เข้าร่วม 2 คน คือชายวัย 35 ปี และชายวัย 63 ปี ที่มีอาการอัมพาตที่เกิดจากอาการบาดเจ็บที่กระดูกสันหลัง พวกเขาสามารถใช้ระบบนี้ได้ที่บ้านแทนที่จะใช้ที่ห้องปฏิบัติการ เนื่องจากไม่ต้องการการเชื่อมต่อทางกายภาพ และสามารถใช้ได้นานถึง 24 ชั่วโมง

Leigh Hochberg เป็นอาจารย์ประจำสาขาวิศวกรรมศาสตร์ tạiมหาวิทยาลัย Brown และเป็นนักวิจัยที่สถาบันวิทยาศาสตร์สมอง Carney ของ Brown Hochberg เป็นผู้นำการทดลองทางคลินิกของ BrainGate

“เราต้องการทราบว่าสัญญาณประสาทจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป” Hochberg กล่าว “ด้วยระบบนี้ เราสามารถดูสัญญาณประสาทที่บ้านได้ตลอดระยะเวลานาน ซึ่งเป็นเรื่องที่ยากมากที่จะทำได้ก่อนหน้านี้ ซึ่งจะช่วยให้เราได้ออกแบบอัลกอริทึมการถอดรหัสที่สามารถช่วยให้ผู้ที่มีอาการอัมพาตสามารถสื่อสารและเคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่นและเชื่อถือได้”

BrainGate Consortium

BrainGate Consortium เป็นกลุ่มวิจัยที่มีสมาชิกจากมหาวิทยาลัย Brown, Stanford และ Case Western Reserve รวมทั้งบุคคลจากโรงพยาบาลผู้สูงอายุ Providence และโรงพยาบาล Massachusetts General

ทีมวิจัยได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยในปี 2012 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าผู้เข้าร่วมการทดลองทางคลินิกสามารถควบคุมหุ่นยนต์แบบหลายมิติได้ด้วยระบบสมอง-คอมพิวเตอร์เป็นครั้งแรก ตั้งแต่นั้นมา ทีมวิจัยได้พัฒนาระบบนี้อย่างต่อเนื่องและได้ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ

Sharlene Flesher เป็นร่วมผู้เขียนและเคยเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Stanford ปัจจุบันเธอทำงานเป็นวิศวกรฮาร์ดแวร์ที่ Apple (AAPL )

“การเปลี่ยนแปลงของระบบสมอง-คอมพิวเตอร์จากแบบมีเคเบิลเป็นแบบไร้สายเป็นขั้นตอนที่สำคัญในการพัฒนาระบบสมอง-คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง” Flesher กล่าว “เมื่อเราเคลื่อนไปสู่การลดความถี่สัญญาณที่ส่งออกมาโดยไม่สูญเสียความแม่นยำในการควบคุมอุปกรณ์ช่วยเหลือ การศึกษานี้อาจเป็นหนึ่งในไม่กี่การศึกษาที่สามารถบันทึกสัญญาณจากสมองได้ตลอดระยะเวลานาน รวมทั้งระหว่างการใช้งานจริง”

ทีม BrainGate สามารถทำงานต่อได้แม้ในช่วงการระบาดของโควิด-19 เนื่องจากอุปกรณ์นี้เป็นแบบไร้สายและสามารถใช้ได้ที่บ้านโดยไม่ต้องมีเทคนิค

Hochberg ยังเป็นแพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านการรักษาโรคสมองและเป็นผู้อำนวยการของศูนย์วิจัยและพัฒนาการฟื้นฟูสมองและเทคโนโลยีของ V.A.

“ในเดือนมีนาคม 2020 มันชัดเจนว่าเราจะไม่สามารถไปที่บ้านของผู้เข้าร่วมการทดลองได้” Hochberg กล่าว “แต่โดยการฝึกอบรมผู้ดูแล如何ตั้งค่าการเชื่อมต่อไร้สาย ผู้เข้าร่วมการทดลองหนึ่งคนสามารถใช้ระบบสมอง-คอมพิวเตอร์ได้โดยไม่ต้องมีสมาชิกในทีมของเราอยู่ที่นั่น ดังนั้นไม่เพียงแต่เราสามารถดำเนินการวิจัยต่อไปได้ เทคโนโลยีนี้ยังช่วยให้เราสามารถดำเนินการต่อได้ด้วยความถี่และความเที่ยงตรงที่เรามีมาก่อน”

ตามที่ Simeral กล่าว “หลายบริษัทได้เข้าสู่สาขาสมอง-คอมพิวเตอร์แล้ว และบางบริษัทได้แสดงให้เห็นแล้วว่าสามารถใช้ระบบสมอง-คอมพิวเตอร์แบบไร้สายที่มีความถี่ต่ำได้ รวมทั้งบางระบบที่ถูกฝังอยู่ในสมองแล้ว ในรายงานนี้ เรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้ใช้ระบบสมอง-คอมพิวเตอร์แบบไร้สายที่มีความถี่สูง ซึ่งจะช่วยให้เราได้พัฒนาระบบสมอง-คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในอนาคต”