BCI coraz bardziej wydajne

Zespół chińskich bioinżynierów z Uniwersytetu Tsinghua wraz z kolegami zajmującymi się badaniami medycznymi na Uniwersytecie Tianjin opracował pierwszy na świecie dwukierunkowy adaptacyjny interfejs mózg-komputer (BCI). W swoim badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Electronics grupa opisuje użycie adaptacyjnego dekodera neuromorficznego opartego na memrystorach w celu zbudowania tego typu interfejsu.

Przez ostatnie kilka dekad bioinżynierowie opracowali wiele urządzeń BCI. Niektóre z nich mocuje się do skóry głowy, inne natomiast działają za pośrednictwem osadzonych elektrod mózgowych. Wszystkie mają wspólną cechę: nasłuchują fal mózgowych, ucząc się rozpoznawać wzorce, które można skojarzyć ze znanymi myślami.

W nowym badaniu inżynierowie nadali im zupełnie nowy wymiar, dodając technologię, która umożliwia bezpośrednie sprzężenie zwrotne do mózgu, dzięki czemu stają się one dwukierunkowymi urządzeniami komunikacyjnymi. Zespół zauważa, że ​​sens ich tworzenia polega na zwiększeniu wydajności i umożliwieniu ich wykorzystania w szerszej gamie aplikacji. Twierdzą, że ich nowe urządzenie zwiększa wydajność stukrotnie i zmniejsza zapotrzebowanie na energię około tysiąckrotnie w porównaniu do konwencjonalnych interfejsów.

Nowy system powstał, gdy zespół odkrył, że zmiany sygnałów mózgowych są spowodowane interakcjami z tradycyjnym urządzeniem. Nasunęło to ideę stworzenia urządzenia sprzęgającego z dwiema pętlami przy użyciu układu memrystorowego - wybrano go ze względu na architekturę sieci neuronowej i jego energooszczędność.

Pierwsza pętla opiera się na uczeniu maszynowym. Aktualizuje dekoder fal mózgowych, umożliwiając mu dostosowanie się do zmian sygnałów w odpowiedzi na interakcję. Druga natomiast pomaga użytkownikowi udoskonalić indukowane myśli, aby poprawić kontrolę za pomocą sprzężenia zwrotnego. Jego wykorzystanie pozwala urządzeniu rozpoznawać więcej wzorców fal mózgowych, co daje użytkownikowi możliwość wykonywania bardziej złożonych zadań.

Chińscy badacze sugerują, że ich urządzenie stanowi kolejny krok w kierunku rozwoju BCI, który mógłby ostatecznie umożliwić osobom z uszkodzeniami mózgu odzyskanie utraconych zdolności.

(rr)