Smegenų ir kompiuterių sąsajos arba BCI turi didžiulį potencialą asmenims, turintiems įvairių neurologinių būklių, tačiau kelias iki įgyvendinimo yra ilgas ir turi daug niuansų tiek invazinėms, tiek neinvazinėms technologijos versijoms.
Bin He iš Carnegie Mellon universiteto labai stengiasi tobulinti neinvazinius BCI, o jo laboratorija naudoja novatorišką nešiojamą elektroencefalogramą (EEG), kad peržengtų to, kas įmanoma.
Pirmą kartą užfiksuota, kad tyrime, kuriame dalyvavo 25 žmonės, grupė sėkmingai integravo naują tikslinę ultragarso stimuliaciją, kad realizuotų dvikryptę BCI, kuri koduoja ir dekoduoja smegenų bangas naudojant mašininį mokymąsi. Šis darbas atveria naują kelią žymiai pagerinti ne tik signalo kokybę, bet ir bendrą nevazinį BCI našumą stimuliuojant tikslines neuronines grandines.
Neinvazinis BCI yra giriamas už tai, kad yra pigus, saugus ir praktiškai taikomas visiems. Tačiau kadangi signalai registruojami virš galvos, o ne smegenyse, prastos signalo kokybės yra tam tikrų apribojimų. He grupė tiria būdus, kaip pagerinti neinvazinių BCI veiksmingumą ir laikui bėgant naudojo gilaus mokymosi metodus, kad iššifruotų tai, ką žmogus galvoja, ir palengvintų žymeklio ar roboto rankos valdymą.
Savo naujausiame tyrime, paskelbtame m Gamtos komunikacijosHe grupė parodė, kad naudojant tikslią neinvazinę neuromoduliaciją naudojant fokusuotą ultragarsą, BCI veikimas gali būti pagerintas bendraujant.
„Šiame dokumente pranešama apie neinvazinių BCI proveržį integruojant naują tikslinę ultragarso stimuliaciją, kad būtų galima realizuoti dvikryptį BCI funkcionalumą”, – aiškino biomedicinos inžinerijos profesorius.
„Naudodami komunikacijos protezą, 25 žmonės išrašė tokias frazes kaip „Carnegie Mellon”, naudodami BCI rašiklį. Mūsų išvados parodė, kad pridėjus fokusuotą ultragarso neuromoduliaciją žymiai padidėjo EEG pagrįstos BCI našumas. Tai taip pat padidino teta nervo virpesius, kurie sustiprino. dėmesį ir pagerino BCI našumą.
Kalbant apie kontekstą, BCI rašiklis yra 6 x 6 vaizdinis judesio pagalbininkas, kuriame yra visa abėcėlė, kurią bendravimui dažniausiai naudoja nekalbantys asmenys. He tyrime tiriamieji užsidėjo EEG dangtelį ir tiesiog žiūrėdami į raides galėjo generuoti EEG signalus, kad būtų parašyti norimi žodžiai.
Kai sufokusuotas ultragarso spindulys buvo pritaikytas išoriškai į smegenų V5 sritį (regėjimo žievės dalį), neinvazinio BCI veikimas tarp tiriamųjų labai pagerėjo. Į neuromoduliaciją integruotas BCI aktyviai keitė neuronų grandinių įsijungimą, kad maksimaliai padidintų BCI našumą, palyginti su ankstesniu naudojimu, kurį sudarė grynas įrašytų signalų apdorojimas ir dekodavimas.
„Nuo pat pradžių BRAIN iniciatyva parėmė daugiau nei 60 ultragarso projektų. Šis unikalus neinvazinių įrašymo ir moduliavimo technologijų taikymas išplečia įrankių rinkinį, o tai gali turėti didelį poveikį padedant žmonėms, turintiems komunikacijos negalią”, – sakė programos direktorė dr. Grace Hwang. Nacionalinių sveikatos institutų (NIH) iniciatyvoje Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (The BRAIN Initiative).
Po šio atradimo He laboratorija toliau tiria fokusuoto ultragarso neuromoduliacijos privalumus ir pritaikymą smegenims, už regos sistemos ribų, siekiant sustiprinti neinvazinius BCI. Jie taip pat siekia sukurti kompaktiškesnį ultragarso neuromoduliacijos įrenginį, kad būtų geriau integruoti su EEG pagrįstas BCI, ir integruoti AI, kad būtų toliau gerinamas bendras sistemos veikimas.
„Tai mano viso gyvenimo interesas ir aš niekada nepasiduosiu“, – pabrėžė jis. „Dirbti tobulinant neinvazines technologijas yra sunku, bet aš tvirtai tikiu, kad jei rasime būdą, kaip tai padaryti, naudos turės visi. Aš dirbsiu toliau, ir kada nors neinvazinė gelbėjimo technologija bus prieinama kiekvienam namų ūkiui.”