Các nhà nghiên cứu sử dụng Trí tuệ nhân tạo để giúp người bị rối loạn thần kinh điều khiển xe lăn điện bằng sóng não

Ngay khi tôi ngồi vào xe lăn điện, các nhà nghiên cứu đã đặt một chiếc mũ lên đầu tôi với các điện cực tiếp xúc với da đầu. Họ điều chỉnh cho đến khi một chiếc laptop kết nối với mũ bắt đầu nhận tín hiệu từ não của tôi.

Với mục đích phát hiện các sóng não yếu nhất và nhận ra các mẫu của chúng để dự đoán thông qua trí tuệ nhân tạo (AI), tôi được hướng dẫn đầu tiên để thực hành di chuyển tưởng tượng bằng cách điều khiển một nhân vật trên màn hình chỉ bằng suy nghĩ của mình, điều này sẽ trở thành cơ sở để điều khiển xe lăn.

Điều đó đòi hỏi một chút thực hành, nhưng cuối cùng, nhân vật đã di chuyển chỉ bằng suy nghĩ của tôi về việc siết chặt tay trái.

Ngay cả khi tôi phạm một sai lầm – chẳng hạn như di chuyển nhân vật về phía một chướng ngại vật thay vì tránh nó – các nhà nghiên cứu giải thích rằng hướng dẫn đã bị ghi đè bởi công nghệ dự đoán và ước tính của AI, công nghệ này đã nhận ra các mẫu trong sóng não của tôi có thể giúp nó dự đoán chính xác các hướng dẫn tương lai cho nhân vật.

Một khi công cụ đã được đào tạo bởi sóng não của tôi, đã đến lúc thử sử dụng suy nghĩ của tôi để điều khiển xe lăn điện. Tôi đóng mắt và tập trung vào cảm giác di chuyển tay trái, đang nghỉ ngơi, không di chuyển trên chân của tôi. Khi tôi tưởng tượng đang siết chặt tay trái, xe lăn bắt đầu di chuyển sang trái – hướng tôi mong muốn!

Mặc dù tôi không cần sử dụng xe lăn trong cuộc sống hàng ngày, trải nghiệm điều khiển phương tiện bằng suy nghĩ – với sự hỗ trợ của AI – thật鼓舞 khi xem xét tiềm năng nó có thể cải thiện cuộc sống của những người bị chấn thương tủy sống nghiêm trọng hoặc rối loạn thần kinh như bệnh đa xơ cứng, bệnh Parkinson, hoặc hội chứng Guillain-Barré.

Những tình trạng này thường khiến bệnh nhân nằm liệt giường hoặc phụ thuộc vào y tá hoặc thành viên gia đình để giúp họ di chuyển.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã nỗ lực phát triển công nghệ để giúp những người bị ảnh hưởng bởi những tình trạng này phục hồi một số khả năng di chuyển và tự chủ của cơ thể. Năm 2009, Toyota đã công bố một chiếc xe lăn có thể được điều khiển sử dụng tín hiệu điện não (EEG); vào năm 2023, các nhà nghiên cứu tại Đại học Padova đã phát triển công nghệ giao diện não-máy tính cho phép những người bị liệt hoàn toàn điều khiển xe lăn điện bằng sóng não; và các nghiên cứu khác về xe lăn điều khiển bằng sóng não kết hợp thực tế ảo, tầm nhìn máy tính và công nghệ hiệu chỉnh ngoại tuyến.

Mặc dù những đổi mới như vậy đã giúp chúng ta tiến gần hơn đến việc bắc cầu khoảng cách di chuyển cho những người bị chấn thương tủy sống và rối loạn thần kinh nghiêm trọng, các nhà nghiên cứu từ NTT Research cho tôi biết rằng vẫn còn nhiều hạn chế, đặc biệt là khi xem xét rằng sóng não không nhất thiết giống nhau ở tất cả mọi người, cũng không giống nhau trong suốt cuộc đời của một người.

Tại hội nghị Upgrade 2025 gần đây ở San Francisco, NTT Research đã giới thiệu công nghệ AI mà họ cho rằng có thể dự đoán và hoàn thành tín hiệu sóng não bị gián đoạn, cho phép bệnh nhân thậm chí bị rối loạn thần kinh nghiêm trọng có thể điều khiển xe lăn điện.

“Điều đã biết là sóng não có thể thay đổi do các yếu tố khác nhau. Tuy nhiên, công nghệ của chúng tôi được thiết kế để tối ưu hóa AI cho từng cá nhân, vì vậy chúng tôi tin rằng nó vẫn hiệu quả bất kể những biến thể như vậy,” Kengo Okitsu, một nhà nghiên cứu đã làm việc trong dự án, cho tôi biết.

Hoạt động điện của não được ghi lại trong các sóng alpha, beta, gamma, delta và theta, và nhiều ý nghĩa chức năng của chúng vẫn đang được tranh luận . Beta và Mu rhythm alpha waves, nằm trong khoảng từ 12 đến 30 Hz và 8 đến 10 Hz, tương ứng, liên quan đến chuyển động, gợi ý về chuyển động được lên kế hoạch và chỉ dẫn.

Tuy nhiên, sóng não không nhất quán giữa dân số. Những người bị suy giảm nhận thức như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson trải qua hoạt động sóng não và phản ứng giảm. Tuổi tác cũng có thể cản trở khả năng của cá nhân trong việc tạo ra sóng não đủ mạnh để điều khiển xe lăn điện; và thậm chí các rối loạn tâm thần như ADHD, tâm thần phân liệt và trầm cảm có thể ảnh hưởng đến tần số EEG.

Công nghệ sóng não hiện có không thể theo kịp tất cả những biến thể này. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đang đặt cược vào AI để giúp hoàn thành và bổ sung tín hiệu sóng não không đầy đủ hoặc không chính xác bằng cách nhận ra các mẫu sóng não sẽ cho phép nó dự đoán chuyển động cơ thể tưởng tượng.

“Công nghệ của chúng tôi sẽ hoạt động cho mọi người vì nó được cập nhật bởi AI liên tục,” Okitsu cho biết. “Nó tập trung vào việc thu thập dữ liệu cho AI trong quá trình hoạt động của giao diện não-máy tính. Vì vậy, mọi người có thể vận hành nhân vật trước, và sau đó công nghệ của chúng tôi sẽ được cập nhật với sự giúp đỡ của AI.”

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng thời gian phản ứng tương đối nhanh từ việc chuyển đổi một suy nghĩ – chẳng hạn như siết chặt tay – thành một hành động – chẳng hạn như quay xe lăn, cũng được hỗ trợ bởi một cơ sở hạ tầng truyền thông dựa trên photonics gọi là IOWN cho phép xử lý dữ liệu có容量 cao và độ trễ thấp. Mạng sử dụng tín hiệu ánh sáng thay vì tín hiệu điện để truyền tải thông tin và tốc độ xử lý dữ liệu.

Sự tích hợp của những công nghệ này vào xe lăn điều khiển bằng sóng não đại diện cho việc tận dụng các công nghệ mới nổi để xây dựng các công cụ di chuyển dễ tiếp cận hơn.

Dự án này có thể mang lại một sự tiến hóa trong lối sống cho cả người khuyết tật và người chăm sóc của họ, những người sẽ được cung cấp nhiều tự do và tự chủ hơn.