Giao Diện Não Máy Có Thể Hỗ Trợ Cá Nhân Với Tê Liệt

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã phát triển một thiết bị não máy (BMI) có thể cải thiện chất lượng cuộc sống cho những người bị rối loạn vận động hoặc tê liệt. Nó thậm chí có thể hỗ trợ những người bị hội chứng bị khóa, khi một người không thể di chuyển hoặc giao tiếp mặc dù vẫn có ý thức.

Đội ngũ được dẫn đầu bởi phòng thí nghiệm của Woon-Hong Yeo tại Viện Công nghệ Georgia và bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Kent ở Vương quốc Anh và Đại học Yonsei ở Hàn Quốc. Đội ngũ đã kết hợp điện tử mềm không dây và thực tế ảo trong một hệ thống BMI duy nhất. Hệ thống cho phép người dùng điều khiển xe lăn hoặc tay robot chỉ bằng cách tưởng tượng các hành động.

Hệ thống BMI mới này đã được mô tả trong tạp chí Advanced Science tháng trước.

Thiết Bị Thêm Thoải Mái

Yeo là giáo sư phụ tá tại Trường Kỹ thuật Cơ khí George W. Woodruff.

“Lợi thế chính của hệ thống này so với người dùng, so với những gì hiện có, là nó mềm và thoải mái khi đeo, và không có dây,” Yeo nói.

Hệ thống BMI có thể phân tích tín hiệu não và truyền tải hoạt động thần kinh thành lệnh, điều này cho phép các cá nhân tưởng tượng hành động để hệ thống BMI thực hiện. Điện não đồ, hoặc EEG, là phương pháp không xâm lấn phổ biến nhất để thu thập tín hiệu, nhưng nó thường yêu cầu một mũ đầu với nhiều dây.

Để sử dụng các thiết bị này, người dùng cần sử dụng gel và dán để duy trì tiếp xúc da, và tất cả quá trình thiết lập này đều tốn thời gian và không thoải mái cho người dùng. Ngoài ra, các thiết bị thường có chất lượng thu tín hiệu kém do sự suy giảm vật liệu và các hiện tượng di chuyển, được gây ra bởi các yếu tố như nghiền răng. Loại tiếng ồn này sẽ xuất hiện trong dữ liệu não, và các nhà nghiên cứu phải lọc nó ra.

Học Máy và Thực Tế Ảo

Hệ thống EEG di động được thiết kế bởi đội ngũ cải thiện thu tín hiệu nhờ tích hợp các điện cực kim nhỏ có thể thâm nhập với các mạch không dây mềm. Để đo tín hiệu não, hệ thống phải xác định được hành động mà người dùng muốn thực hiện. Để đạt được điều này, đội ngũ đã dựa vào một thuật toán học máy và thành phần thực tế ảo.

Các thử nghiệm được thực hiện bởi đội ngũ đã liên quan đến bốn đối tượng người, và bước tiếp theo là thử nghiệm trên những người khuyết tật.

Yeo cũng là Giám đốc Trung tâm Giao Diện và Kỹ Thuật Con Người tại Viện Điện tử và Công nghệ Nano, cũng như thành viên của Viện Kỹ Thuật Sinh Học và Khoa Học Sự Sống.

“Đây chỉ là một bản trình diễn đầu tiên, nhưng chúng tôi rất phấn khích với những gì chúng tôi đã thấy,” Yeo nói.

Vào năm 2019, cùng đội ngũ đã giới thiệu một giao diện não máy EEG mềm và có thể đeo, và công việc bao gồm Musa Mahmood, người là tác giả chính của cả nghiên cứu cũ và mới.

“Giao diện não máy này sử dụng một mô hình hoàn toàn khác, liên quan đến các hành động vận động tưởng tượng, như cầm nắm bằng tay phải hoặc tay trái, điều này giải phóng chủ thể khỏi việc phải nhìn vào quá nhiều kích thích,” Mahmood nói.

Nghiên cứu năm 2021 đã liên quan đến người dùng thể hiện khả năng kiểm soát chính xác các bài tập thực tế ảo với suy nghĩ của họ, hoặc hình ảnh vận động.

“Các kích thích ảo đã chứng minh là rất hữu ích,” Yeo nói. “Chúng tăng tốc và cải thiện sự tham gia của người dùng và độ chính xác. Và chúng tôi đã có thể ghi lại hoạt động hình ảnh vận động liên tục với chất lượng cao.”

Mahmood nói rằng đội ngũ sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa vị trí điện cực và tích hợp tiên tiến hơn của EEG dựa trên kích thích.