Egy új tanulmányban a kutatók kimutatták, hogy a tetraplégikus felhasználók természetes, zsúfolt környezetben is tudnak elme által irányított kerekesszéket üzemeltetni. Az elme által irányított tolószék segít a bénult embereknek új mobilitást szerezni azáltal, hogy a felhasználók gondolatait mechanikus parancsokká alakítja.
Azáltal, hogy a felhasználók gondolatait mechanikus parancsokká alakítja át, az elme által vezérelt kerekesszék segíthet a bénult személynek új mozgásképességhez jutni. A kutatók a folyóiratban ma (november 18-án) megjelent tanulmányban kimutatták, hogy a tetraplégikus felhasználók hosszabb edzés után természetes, zsúfolt környezetben is tudnak elmekontrollált kerekesszéket üzemeltetni. iScience.
„Megmutatjuk, hogy a felhasználó és az agy-gép interfész algoritmusának kölcsönös tanulása egyaránt fontos az ilyen kerekesszékek sikeres kezeléséhez” – mondja José del R. Millán, a tanulmány megfelelő szerzője, az austini Texasi Egyetem munkatársa. "Kutatásunk rávilágít a nem invazív agy-gép interfész technológia jobb klinikai fordításának lehetséges útjára."
Millán és munkatársai három tetraplégikus embert toboroztak a longitudinális vizsgálathoz. A résztvevők mindegyike hetente háromszor vett részt képzésen 2-5 hónapig. A résztvevők koponyakupakot viseltek, amely elektroencefalográfiával (EEG) észlelte agyi tevékenységüket, amelyet egy agy-gép interfész eszközön keresztül mechanikus parancsokká alakítottak át a kerekesszékek számára. A résztvevőket arra kérték, hogy testrészeik mozgatására gondolva szabályozzák a kerekesszék irányát. Konkrétan arra kellett gondolniuk, hogy mindkét kezüket mozgatják balra, és mindkét lábukat jobbra.
[Beágyazott tartalmat]
Ez a videó egy résztvevőt mutat be, aki elmével vezérelt kerekesszéket üzemeltet egy zsúfolt szobában. Köszönetnyilvánítás: Luca Tonin
Az első edzésen három résztvevőnek volt hasonló szintje
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>pontosság – ha az eszköz válaszai összhangban vannak a felhasználók gondolataival – körülbelül 43%-os 55%. A képzés során az agy-gép interfész eszköz csapata jelentős javulást tapasztalt az 1. résztvevő pontosságában, aki edzése végére 95% feletti pontosságot ért el. A csapat azt is megfigyelte, hogy a 3-as résztvevő pontossága 98%-ra nőtt a képzés felénél, mielőtt a csapat új algoritmussal frissítette volna eszközét.
Az 1. és 3. résztvevőnél tapasztalt javulás korrelál a jellemzők megkülönböztetésének javulásával, ami az algoritmus azon képessége, hogy megkülönbözteti a „balra” gondolatokra kódolt agyi aktivitásmintát a „jobbra” gondolatoktól. A csapat azt találta, hogy a jobb jellemzők megkülönböztetése nemcsak az eszköz gépi tanulásának eredménye, hanem a résztvevők agyában történő tanulásnak is. Az 1. és 3. résztvevő EEG-je egyértelmű eltolódásokat mutatott az agyhullám-mintázatokban, mivel javították az eszköz elmekontrolljának pontosságát.
„Az EEG-eredményekből azt látjuk, hogy az alany megszilárdította agya különböző részeinek modulálásának készségét, hogy létrehozzon egy mintát a „balra” és egy másik mintát a „jobbra”-hoz” – mondja Millán. „Úgy gondoljuk, hogy a résztvevők tanulási folyamatának eredményeként egy agykérgi átrendeződés történt.”
Összehasonlítva az 1. és 3. résztvevővel, a 2. résztvevőnél nem volt jelentős változás az agyi aktivitás mintázatában a képzés során. Pontossága csak kismértékben nőtt az első néhány edzés során, ami stabil maradt az edzésidő hátralévő részében. Ez azt sugallja, hogy a gépi tanulás önmagában nem elegendő egy ilyen elme által irányított eszköz sikeres manőverezéséhez, mondja Millán
A képzés végére minden résztvevőt megkérték, hogy vezesse át kerekesszékét egy zsúfolt kórházi szobában. Olyan akadályokat kellett megkerülniük, mint a térelválasztó és a kórházi ágyak, amelyeket úgy helyeztek el, hogy a valós környezetet szimulálják. Mind az 1., mind a 3. résztvevő befejezte a feladatot, míg a 2. résztvevő nem teljesítette.
„Úgy tűnik, hogy ahhoz, hogy valaki jó agy-gép interfész vezérlést szerezzen, amely lehetővé teszi számára, hogy viszonylag összetett napi tevékenységeket végezzen, mint például a kerekesszék vezetése természetes környezetben, bizonyos neuroplasztikus átrendeződést igényel a kéregünkben” – mondja Millán.
A tanulmány hangsúlyozta a hosszú távú képzés szerepét is a felhasználókban. Bár az 1. résztvevő a végén kivételesen teljesített, az első néhány edzésen is küzdött – mondja Millán. A longitudinális vizsgálat az egyik első, amely értékeli a nem invazív agy-gép interfész technológia klinikai fordítását tetraplegikus emberekben.
Ezután a csapat azt szeretné kideríteni, hogy a 2. résztvevő miért nem tapasztalta a tanulási hatást. Azt remélik, hogy részletesebb elemzést végezhetnek az összes résztvevő agyi jeleiről, hogy megértsék különbségeiket és a jövőbeni tanulási folyamattal küzdő emberek lehetséges beavatkozásait.
Hivatkozás: „Tanuljunk meg irányítani egy BMI-vel hajtott kerekesszéket súlyos tetraplégiában szenvedők számára”, Tonin és Perdikis és munkatársai, 18. november 2022., iScience.
DOI: 10.1016/j.isci.2022.105418
Ezt a munkát részben az olasz oktatási miniszter és a Padovai Egyetem Informatikai Tanszéke támogatta.
