Naukowcy dokonali kolejnych postępów w pracach nad interfejsem mózg-komputer

Przez 30 lat nie poruszył palcem, a teraz samodzielnie zjadł posiłek. Przełomowy interfejs mózg-komputer

Przywrócenie możliwości ruchu sparaliżowanym osobom jest jednym z największych wyzwań współczesnej medycyny, ale postępy w tej materii są ograniczone. Teraz naukowcy wykorzystali innowacyjny interfejs mózg-komputer i podłączyli robotyczne ramiona bezpośrednio do mózgu chorego umożliwiając mu na samodzielne zjedzenie posiłku.

Zespół kierowany przez naukowców z Laboratorium Fizyki Stosowanej Johnsa Hopkinsa w Laurel oraz z Wydziału Medycyny Fizycznej i Rehabilitacji w Johns Hopkins School of Medicine wyposażył pacjenta w interfejs mózg-komputer (BCI) połączony z parą modułowych kończyn. Praca opisana w czasopiśmie Frontiers in Neurorobotics opisuje przypadek pacjenta, który od ok. 30 lat nie mógł samodzielnie poruszyć palcami, a dzięki robotycznym rękom zjadł samodzielnie posiłek w 90 sekund. Jak tego dokonano?

Owoc 15 lat pracy

Interfejsy mózg-komputer, jak sama nazwa wskazuje, ustanawiają bezpośrednie połączenie między mózgiem a komputerem, z pominięciem sparaliżowanych części ciała. BCI opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa to owoc ponad 15-letnich badań w dziedzinie neuronauki, robotyki i medycyny, wspieranych przez amerykańską agencję DARPA.

Czytaj też: Interfejs mózg-komputer doczekał się postępu. Sterowanie myślami będzie coraz popularniejsze

Uczeni przedstawili nowatorski model wspólnego sterowania, który pozwala sparaliżowanej osobie na manewrowanie parą zrobotyzowanych protez przy minimalnym nakładzie pracy umysłowej.

Takie podejście do współdzielenia kontroli ma na celu wykorzystanie wewnętrznych możliwości interfejsu mózg-komputer i systemu robotycznego, tworząc środowisko „najlepsze z obu światów”, w którym użytkownik może spersonalizować zachowanie inteligentnej protezy. Chociaż nasze wyniki są wstępne, cieszymy się, że możemy dać użytkownikom o ograniczonych możliwościach prawdziwe poczucie kontroli nad coraz bardziej inteligentnymi urządzeniami wspomagającymi.dr Francesco Tenore, główny autor projektu

Jednym z najważniejszych elementów opisywanego BCI jest połączenie autonomii robota z minimalnym udziałem człowieka. To maszyna wykonuje większość pracy, umożliwiając użytkownikowi dostosowanie zachowania robota do jego preferencji.

Aby roboty mogły wykonywać zadania podobne do ludzkich dla osób o ograniczonej funkcjonalności, będą potrzebowały ludzkiej zręczności. Zręczność zbliżona do ludzkiej wymaga skomplikowanego sterowania złożonym szkieletem robota. Naszym celem jest ułatwienie użytkownikowi sterowania kilkoma elementami, które mają największe znaczenie dla poszczególnych zadań.dr David Handelman, jeden z autorów BCI

Chociaż patronat DARPA zakończył się w sierpniu 2020 r., technologia wciąż jest rozwijana. Kolejne wersje BCI będą jeszcze lepsze. Badania potwierdziły, że stymulacja sensoryczna umożliwia osobom z amputowanymi kończynami nie tylko odbiór kończyny fantomowej, ale także wykorzystanie sygnałów ruchu mięśni do sterowania protezą. Badania wykazują, że . dodanie sensorycznych informacji zwrotnych, dostarczanych bezpośrednio do mózgu danej osoby, może pomóc jej w wykonywaniu niektórych zadań bez konieczności ciągłego korzystania z wizualnych informacji zwrotnych, co miało miejsce w obecnym eksperymencie.

Nasze badania są doskonałym przykładem tej filozofii, ponieważ wiedzieliśmy, że mamy wszystkie narzędzia, aby zademonstrować skomplikowane dwuręczne czynności życia codziennego, które osoby pełnosprawne uważają za oczywiste. Przed nami jeszcze wiele wyzwań, w tym poprawa wykonania zadania, zarówno pod względem dokładności, jak i czasu, oraz sterowanie w zamkniętej pętli bez ciągłej potrzeby korzystania z wizualnego sprzężenia zwrotnego.dr Francesco Tenore