Представьте себе, что вы играете в такую гоночную игру, как Mario Kart, используя только свой мозг для выполнения сложной серии поворотов на круге.
Это не фантазия из видеоигры, а реальная программа, которую инженеры Техасского университета в Остине создали в рамках исследования интерфейсов «мозг-компьютер» , призванных помочь улучшить жизнь людей с двигательными нарушениями. Что еще более важно, исследователи включили возможности машинного обучения в свой интерфейс «мозг-компьютер», что сделало его универсальным решением.
Как правило, эти устройства требуют тщательной калибровки для каждого пользователя — мозг каждого человека индивидуален, как у здоровых, так и у людей с ограниченными возможностями — и это стало серьезным препятствием для массового внедрения. Это новое решение позволяет быстро понять потребности отдельного субъекта и выполнить самокалибровку посредством повторения. Это означает, что несколько пациентов могут использовать устройство без необходимости индивидуальной настройки.
«Когда мы думаем об этом в клинических условиях , эта технология позволит нам не нуждаться в специализированной команде для выполнения этого процесса калибровки, который является длительным и утомительным», — сказал Сатьям Кумар, аспирант лаборатории Хосе. дель Р. Миллан, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники семьи Чандра Инженерной школы Кокрелла и кафедры неврологии Медицинской школы Делла. «Переход от пациента к пациенту будет намного быстрее».
Исследование интерфейса без калибровки опубликовано в PNAS Nexus.
Субъекты носят кепки с электродами, подключенными к компьютеру. Электроды собирают данные, измеряя электрические сигналы мозга, а декодер интерпретирует эту информацию и преобразует ее в игровое действие.
Работа Миллана над интерфейсами «мозг-компьютер» помогает пользователям направлять и укреплять пластичность нейронов, способность мозга меняться, расти и реорганизовываться с течением времени. Эти эксперименты призваны улучшить работу мозга пациентов и использовать устройства, управляемые интерфейсами «мозг-компьютер», чтобы облегчить их жизнь.
В данном случае действия были двоякими: автомобильные гонки и более простая задача по балансировке левой и правой сторон цифровой панели. Эксперт был обучен разработке «декодера» для более простой задачи, который позволяет интерфейсу преобразовывать мозговые волны в команды. Декодер служит основой для других пользователей и позволяет избежать длительного процесса калибровки.
Декодер работал достаточно хорошо, и испытуемые одновременно обучались игре в баре и более сложной игре в автогонки, которая требовала думать на несколько шагов вперед, чтобы сделать поворот.
Исследователи назвали эту работу основополагающей, поскольку она закладывает основу для дальнейших инноваций в области интерфейса «мозг-компьютер». В этом проекте приняли участие 18 испытуемых без двигательных нарушений. В конце концов, продолжая идти по этому пути, они проверят это на людях с двигательными нарушениями, чтобы применить его к более крупным группам в клинических условиях.
«С одной стороны, мы хотим перенести BCI в клиническую сферу, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями; с другой стороны, нам необходимо улучшить нашу технологию, чтобы ее было проще использовать, чтобы воздействие на этих людей с ограниченными возможностями было сильнее», — сказал Миллан.
Что касается перевода исследования, Миллан и его команда продолжают работать над инвалидной коляской, которой пользователи смогут управлять с помощью интерфейса «мозг-компьютер». На конференции и фестивалях South by Southwest в этом месяце исследователи продемонстрировали еще одно потенциальное использование технологии, управляя двумя роботами, занимающимися реабилитацией кисти и предплечья.
Это было не частью новой статьи, а знаком того, куда эта технология может пойти в будущем. Несколько человек вызвались добровольцами и сумели управлять роботами, управляемыми мозгом, за считанные минуты.
«Цель этой технологии — помогать людям, помогать им в повседневной жизни», — сказал Миллан. «Мы продолжим идти по этому пути, куда бы он нас ни привел, стремясь помочь людям».
