افراد فلج از طریق ویلچری که توسط ذهن کنترل می شود در یک اتاق حرکت می کنند

توسط کاریسا ونگ

https://www.youtube.com/watch?v=KmaUVBstFcI

سه نفر که در هر چهار دست و پا فلج بودند از مغز خود برای هدایت ویلچر در یک اتاق شلوغ با دقت بالایی استفاده کردند. این نشان می دهد که افراد فلج می توانند به طور مستقل در اتاق های خاصی حرکت کنند، اما ممکن است این فناوری به اندازه کافی برای حرکت در یک خیابان شلوغ پیشرفته نباشد.

گروهی از محققان مختلف قبلاً از دو استراتژی اصلی برای آزمایش ویلچرهای کنترل شده با ذهن بر روی افراد غیر معلول استفاده کردند. اولین مورد شامل متمرکز کردن یک فلش نور در یک مکان خاص است. این سیگنال‌های مغزی را تولید می‌کند که هوش مصنوعی به حرکات ویلچر به سمت آن مکان تبدیل می‌شود، اما این رویکرد اغلب منجر به فشار چشم می‌شود.

استراتژی دوم شامل کاشت الکترودها در مغز است. اینها سیگنال های مغزی را به دقت به هوش مصنوعی منتقل می کنند، اما تنها پس از یک روش بسیار تهاجمی که خطر عفونت را به همراه دارد.

برای آزمایش استراتژی سوم، خوزه میلان از دانشگاه تگزاس در آستین و همکارانش سه نفر را انتخاب کردند که در هیچ یک از اندام های خود حرکت کمی داشتند یا اصلاً حرکت نداشتند. این تیم ارزیابی کردند که آیا یک رابط مغز و کامپیوتر می تواند ویلچر برقی را بر اساس فعالیت مغزی ایجاد شده در زمانی که این افراد تصور می کردند اندام خود را حرکت می دهند، هدایت کند.

هر شرکت کننده یک کلاه جمجمه حاوی 31 الکترود را بر سر داشت که می تواند سیگنال های غیر تهاجمی را از ناحیه ای از مغز که حرکت را تنظیم می کند به نام قشر حسی حرکتی تشخیص دهد. این سیگنال‌ها به یک کامپیوتر لپ‌تاپ متصل به پشت ویلچر فرستاده می‌شد، جایی که هوش مصنوعی آنها را به حرکت چرخ تبدیل می‌کرد.

برای حرکت صحیح، شرکت کنندگان حرکت بازوها را تصور می کنند. برای حرکت به چپ، حرکت هر دو پا را تصور کنید. در غیر این صورت، ویلچر را به جلو ببرید.

در دو استراتژی دیگر که برای جهت‌دهی ویلچرهای کنترل‌شده توسط ذهن استفاده می‌شوند، توانایی هدایت صندلی در درجه اول به این بستگی دارد که چگونه رابط‌های مغز و رایانه بتوانند سیگنال‌های مغزی کاربر را در طول یک جلسه آموزشی و آزمایشی چند ساعته بازیابی و تفسیر کنند.

در جدیدترین تحقیقات، تیم به شرکت کنندگان آموزش داد تا سیگنال های مغزی واضح تری را طی دو تا پنج ماه با سه جلسه تمرین در هفته تولید کنند.

در طول هر جلسه، تیم از شرکت کنندگان می خواست که به طور متوسط ​​60 بار به ویلچر فرمان دهند که به چپ یا راست حرکت کند.

شخص 1 به طور متوسط ​​37 درصد از مواقع در طول 10 جلسه آموزشی اول دستورات صحیح را صادر کرد و دقت را در 10 جلسه آموزشی آخر به 87 درصد افزایش داد.

دقت فرمان در شخص 3 نیز از 67 درصد به 91 درصد بهبود یافته است. نفر 2 به طور مداوم با میانگین 68 درصد دقت در طول جلسات آموزشی هدایت می کند.

میلان می‌گوید: «کسانی خواهند بود که آن را خیلی سریع و خیلی خوب یاد می‌گیرند، و سپس دیگرانی هستند که به زمان بیشتری برای یادگیری نیاز دارند، مانند شخص 2، اما من فکر می‌کنم هر کسی می‌تواند یاد بگیرد که چگونه این کار را انجام دهد.

با تجزیه و تحلیل سیگنال‌های مغزی شرکت‌کنندگان در طول دوره آموزشی، تیم دریافت که سیگنال‌های مغزی «چپ» و «راست» فرد 1 و شخص 3 متمایزتر شدند.

سپس، تیم آزمایش کردند که شرکت‌کنندگان تا چه اندازه می‌توانند ویلچر را از طریق چهار ایستگاه بازرسی از طریق یک اتاق بیمارستان ۱۵ متری حاوی تخت‌ها، صندلی‌ها و تجهیزات پزشکی عبور دهند.

شخص 1 مدار را در حدود 4 دقیقه با نرخ موفقیت 80 درصد، به طور متوسط، بیش از 29 تلاش کامل کرد. موفقیت به عنوان عبور از پست های بازرسی مدار تعریف شد.

نفر 3 مدار را در حدود 7 دقیقه با میانگین 20 درصد موفقیت در 11 تلاش کامل کرد. نفر 2 در 75 درصد تلاش های خود در حدود 5 دقیقه به پست بازرسی سوم رسید اما نتوانست کل دوره را کامل کند.

میلان می‌گوید: «من نمی‌توانم بگویم این رویکرد در خیابان‌های شلوغ یا محیط‌های کمتر کنترل‌شده مفید است، اما اصلاً توانایی حرکت مستقل می‌تواند برای این افراد مفید باشد.

با این حال، کلاهک جمجمه باید از طریق ژلی که پس از چند ساعت خشک می‌شود، به سر چسبانده شود، که مدت زمان کنترل ویلچر را در یک زمان محدود می‌کند.

پالانیاپان راماسوامی از دانشگاه کنت بریتانیا می گوید: روزی می توان از ژل ها به دلیل پیشرفت سریع در الکترودهای خشک و چاپ شده با پوست و همچنین الکترودهایی که در گوش قرار می گیرند اجتناب کرد. او می‌گوید که ترکیب این آخرین تحقیقات و فناوری بدون ژل می‌تواند صندلی‌های چرخدار کنترل‌شده ذهن را به دنیای واقعی در دهه آینده سوق دهد.

مرجع مجله: آی ساینسDOI: doi.org/10.1016/j.isci.2022.105418.