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

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã phát triển một thiết bị wearable não – máy tính (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, đó là khi một người không thể di chuyển hoặc giao tiếp mặc dù vẫn có ý thức.

Đội ngũ này 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 trên da đầu không dây và thực tế ảo trong một hệ thống BMI duy nhất. Hệ thống cho phép người dùng điều khiển xe lăn hoặc cánh tay robot chỉ bằng cách tưởng tượng các hành động.

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

Thiết Bị Thoải Mái Hơn

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

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

Hệ thống BMI có thể phân tích tín hiệu não và truyền hoạt động thần kinh thành lệnh, đó là điều 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 được tín hiệu, nhưng nó thường yêu cầu một mũ đầu với nhiều dây.

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

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 điện cực kim nhỏ có thể can thiệp với mạch không dây mềm. Để đo tín hiệu não, hệ thống phải xác định hành động người dùng muốn thực hiện. Để đạt được điều này, đội ngũ đã dựa vào thuật toán học máy và thành phần thực tế ảo.

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

Yeo cũng là Giám đốc Trung tâm Giao Diện và Kỹ Thuật Hướng tới Con Người của Georgia Tech dưới Viện Điện Tử và Công Nghệ Nano, cũng như thành viên của Viện Kỹ Thuật Sinh Học và Khoa Học Sinh Học Petit.

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

Vào năm 2019, cùng một đội ngũ đã giới thiệu một giao diện não – máy tính 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 tính mới này sử dụng một mô hình hoàn toàn khác, liên quan đến hành động vận động tưởng tượng, chẳng hạn như cầm nắm bằng tay nào, điều này giải phóng chủ thể khỏi việc phải nhìn vào quá nhiều kích thích,” Mahmood nói.

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

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

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