Nowa technika sterowania urządzeniami za pomocą fal mózgowych

Nowa technika sterowania urządzeniami za pomocą fal mózgowych

Dzięki powłoce elektrod umieszczonych nad mózgiem, ludzie mogą szybko nauczyć się poruszać po ekranie kursorem tylko i wyłącznie za pomocą myśli. Pierwsze próby wskazują, że może to być przełom w interfejsach mózg-komputer (BCI).

Naukowcy z Albany Medical College, Washington University in St Louis, University of Washington, Seattle, oraz University of Wisconsin, pracując pod kierownictwem Gerwin’a Schalk’a opracowali nową technikę odczytywania sygnałów płynących z mózgu.

Dwie opracowane dotychczas techniki związane z umieszczaniem elektrod w mózgu oraz przymocowywaniem ich na czaszce miały pozwolić ludziom sterować robo-protezami, kierować wózkiem inwalidzkim, wysyłać wiadomości, czy spacerować po wirtualnej rzeczywistości. A to wszystko za pomocą siły myśli.

„Interfejsy BCI zmienią kiedyś życie ludzi niepełnosprawnych dając im możliwość poruszania się i komunikowania,” – powiedział Gerwin Schalk z Wadsworth Center.

Przez lata obie techniki walczyły o prymat. „Obie metody mają swoje ewidentnie słabe strony, które będą trudne do wyeliminowania.” – dodał Schalk.

Elektrody umieszczone na czaszce mogą wykryć jedynie te fale elektromagnetyczne, które przedostały się przez czaszkę. Efektem jest słaby sygnał, który jest podatny na zakłócenia pochodzące z innych źródeł.

Elektrody zaimplementowane bezpośrednio w mózgu generują znacznie czystszy sygnał, jednakże mają one negatywny w pływ na całe ciało. „Mózg stara się pozbyć tkwiących w nim elektrod poprzez pokrycie ich tkankami. Sprawia to, że sygnał z czasem ulega pogorszeniu.” – wyjaśnił Schalk.

Tymczasem trzecia technika, opracowana przez Schalk’a i kolegów, polega na pokryciu części mózgu powłoką polimerową pokrytą siecią 2 milimetrowych elektrod umieszczonych co 10 milimetrów. Metoda ta nazywana jest elektrokortykografią (ECOG).

„Sieć ta jest cienka jak kartka papieru,” – powiedział Schalk. „Elektrody rejestrują sygnały zbliżone do tych odbieranych przez elektrody umieszczone na czaszce tyle, że z dużo większą wiernością.”

W toku ostatnich eksperymentów, pięciu pacjentów nauczyło się sterować w dwóch wymiarach kursorem komputerowym wykorzystując do tego jedynie sygnały pochodzące z mózgu.

Cała piątka posiadła te umiejętność w mniej niż 30 minut. Jest to wynik zbliżony do metody polegającej na umieszczaniu elektrod bezpośrednio w mózgu. Opanowanie tej umiejętności bez umieszczania elektrod wewnątrz mózgu zajmowała dotąd tygodnie, a nawet miesiące.

Naukowcy pokazali również, że ich metoda pozwala odczytywać z fal mózgowych sygnały dotyczące ruchu ręki, czy palca.

Obecnie naukowcy skupiają się na opracowaniu możliwie najmniej inwazyjnej metody umieszczenia siatki elektrod na mózgu.

(lk)