Interfata creier-computerO echipă de oameni de ştiinţă şi ingineri de la Univ. din Minnesota lucrează la un dispozitiv care permite subiecţilor umani să dirijeze zborul unor elicoptere mici de la distanţă, doar prin utilizarea minţii, dând un nou înţeles zicalei conform căreia "mintea poate controla materia".

 

 

 

Cercetătorii cred că această tehnologie poate restabili mobilitatea şi independenţa persoanelor care suferă de tulburări neuromusculare şi de paralizie şi că ele ar putea îmbunătăţi funcţiile motorii naturale ale piloţilor, chirurgilor şi cetăţenilor obişnuiţi. 

Conduşi de Bin He, Ph.D., director al Biomedical Functional Imaging and Neuroengineering Laboratory (Laboratorul de imagistică funcţională biomedicală şi de neuroinginerie), echipa a creat o interfaţă creier-calculator (ICC) non-invazivă, care ar putea restabili mobilitatea şi independenţa persoanelor care au membrele amputate, paralizii şi afecţiuni care împiedică sau limitează mişcarea normală. Cu ajutorul acestei interfeţe, voluntarii au putut să controleze cu precizie zborul unor modele mici de elicoptere simulate doar prin puterea minţii lor.

Deşi citirea minţii sună mai mult a science-fiction decât a fapte ştiinţifice, cercetătorii urmăresc acest tip de tehnologie de câteva decenii. Descoperirile recente au permis pacienţilor tetraplegici să-şi controleze scaunul cu rotile, să mănânce ciocolată şi să bea cafea, toate fără a ridica un deget.

Cele mai de succes ICC-uri dezvoltate până în prezent sunt cele care se bazează pe electrozi implantaţi chirurgical în creier. Acest lucru se datorează faptului că activitatea electrică generată de un singur gând este extrem de slabă: cu cât primeşti mai mult de la semnal, cu atât mai probabil este ca el să fie înecat în zumzetul constant al activităţii din creier.

Dezavantajul este că această abordare este incredibil de invazivă. Riscurile medicale asociate cu intervenţiile chirurgicale din creier şi implanturile cerebrale profunde nu sunt de neluat în seamă, mai ales în cazul persoanelor a căror sănătate este deja compromisă din cauza unei accidentări sau paralizii.

Acum imaginaţi-vă dacă o abordare non-invazivă ar putea produce acelaşi semnal clar, făcând posibilă pentru indivizi deplasarea şi interacţionarea cu mediul înconjurător, fără a trece printr-o operaţie pe creier. Pentru He şi colegii lui, acesta este scopul final.

În 2011, echipa lui He a demonstrat că era posibil ca voluntarii dotaţi cu o bonetă, special concepută cu senzori electroencefalografici, să determine zborul unui elicopter virtual în timp real, doar cu ajutorul minţii lor. Dispozitivele controlate prin intermediul minţii au evidenţiat posibilităţile viitoare de lărgire a controlului utilizatorului asupra zborului unui elicopter virtual 3-D, folosind undele cerebrale.



Electroencefalografia este cunoscută de zeci de ani, dar până de curând ea putea fi folosită numai pentru înregistrarea activităţii creierului. Ea nu putea oferi o rezoluţie înaltă, necesară pentru decodarea eficientă a ceea ce însemnau semnalele. Cu câţiva ani în urmă, echipa lui He a început asocierea acestor înregistrări cu alte tehnologii, inclusiv imagistica prin rezonanţă magnetică funcţională (IRMf). Prin combinarea informaţiilor furnizate de diferitele tehnologii, cercetătorii au putut detecta semnalele individuale cu o rezoluţie mai bună, ceea ce a făcut posibilă decodarea lor.

În studiul din 2011, voluntarii au fost rugaţi să orienteze un elicopter virtual printr-o serie de inele care apăreau pe ecranul din faţa lor. Cercetătorii au dorit să determine cât de bine ar putea senzorii detecta mişcarea intenţionată. Voluntarii au făcut posibil ca elicopterele virtuale să zboare prin inele în mai mult de 85% din cazuri, o reuşită  pe care He o apreciază ca fiind foarte încurajatoare. "După cunoştinţele mele, aceasta a fost prima dată când cineva a folosit o abordare non-invazivă, pentru a simula mişcarea în trei dimensiuni", spune el. "După cum vă puteţi imagina, rezultatele au fost foarte interesante pentru noi."

În cel mai recent experiment al său, echipa lui He a extins dimensiunile anterioare, înlocuind elicopterele simulate pe calculator cu quadcoptere mici ARDrone, controlate de la distanţă.

În acest experiment, voluntarilor li s-a cerut să zboare rapid şi continuu prin două inele de spumă aflate în suspensie, de câte ori puteau, în patru minute. Voluntarii ghidau quadcopterul după feedback-ul video primit de la o cameră frontală montată pe corpul navei.

"Am vrut să arătăm că este posibil să controlezi un dispozitiv adevărat, deplasându-l într-un timp şi spaţiu real", a spus el.

Rezultatele, prezentate în luna mai a anului 2012 la Congresul Mondial privind Fizica Medicală şi Ingineria Biomedicală, sunt comparabile cu cele observate la elicopterele virtuale. Subiecţii au fost în măsură să facă până la cinci traversări consecutive şi să zboare cu succes prin inele în mai mult de 74% din cazuri, în perioada de patru minute.

El spune că motivul pentru care echipa sa s-a concentrat pe elicopterele care zboară în loc de, să zicem, pe controlul unui scaun cu rotile sau pe deplasarea unui membru artificial, este unul dublu.

O dată, pentru că elicopterul serveşte ca o "dovadă a conceptului că un ICC neinvaziv poate fi folosit pentru a controla un sistem multi-dimensional", a spus el. Cu alte cuvinte, elicopterul este o modalitate uşoară de a demonstra că ICC, de fapt, lucrează.

Mai important, totuşi, speră He, este că folosirea elicopterului în locul unui dispozitiv de asistare va ajuta oamenii să se gândească la o gamă mai largă de aplicaţii pe care această tehnologie le-ar putea avea.

O tehnică ICC non-invazivă de înaltă calitate ar putea spori capacităţile naturale ale profesioniştilor, cum sunt piloţii şi chirurgii, oferind în acelaşi timp noi provocări şi oportunităţi pentru sportivi şi entuziaştii  jocurilor  video, a spus He.

"O aplicaţie evidentă a acestei tehnologii  se poate realiza pentru indivizii ale căror mişcări sunt compromise de leziuni sau boli", a mai afirmat el. "Realitatea este că acest lucru ar putea spori, de asemenea, potenţialul calităţii vieţii pentru oameni în general."

Traducere de Maricica Botescu după mind-controlled-devices-reveal-future-possibilities, cu acordul Phys.org.


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!