Tablety i inne mobilne urządzenia komputerowe stały się częścią codziennego życia. Za sprawą naukowców z projektu BrainGate, którzy opracowali nowy interfejs mózg-komputer, stały się one dostępne także dla osób dotkniętych paraliżem czterokończynowym.

Nowe badania pokazały, że interfejs mózg-komputer (brain-computer interface – BCI) może umożliwić sparaliżowanym osobom bezpośrednie obsługiwanie tabletu poprzez myślenie o ruchach kursora i o kliknięciach.

W badaniach wzięły udział trzy osoby cierpiące na tetraplegię, inaczej mówiąc paraliż czterokończynowy. Uczestnicy korzystali z opracowanych przez naukowców zrzeszonych w projekcie BrainGate BCI. Urządzenia te rejestrują aktywność neuronów bezpośrednio z małego czujnika umieszczonego w korze ruchowej. Dzięki nim pacjenci byli w stanie nawigować po popularnych aplikacjach przeznaczonych na tablety – korzystać z poczty e-mail, czatu, odtwarzać muzykę czy filmy.

Rezultaty badań naukowców, inżynierów i lekarzy z Brown University, Providence Veterans Affairs Medical Center, Massachusetts General Hospital oraz Stanford University ukazały się w piśmie „PLOS ONE”.

Podczas badań uczestnicy sprawdzając funkcjonowanie BCI rozmawiali za pomocą tabletów z rodziną, przyjaciółmi, członkami zespołu badawczego i innymi uczestnikami badań. Surfowali po internecie, sprawdzali pocztę i robili zakupy online. Jeden z uczestników, muzyk, zagrał nawet fragment „Oda do radości” Beethovena na cyfrowym pianinie.

– Od lat BrainGate pracuje nad rozwojem wiedzy z dziedziny neurologii i neuroinżynierii, aby umożliwić osobom, które utraciły zdolności motoryczne, kontrolowanie urządzeń zewnętrznych, po prostu myśląc o ruchu własnej ręki – powiedział Jaimie Henderson, główny współautor publikacji i neurochirurg z Uniwersytetu Stanforda. – W tym badaniu wykorzystaliśmy naszą wiedzę, aby przywrócić ludziom możliwość kontrolowania dokładnie tych samych codziennych technologii, których używali zanim nastąpił u nich paraliż. Wspaniale było zobaczyć, jak nasi podopieczni komunikują się na odległość lub po prostu puszczają piosenkę, którą chcą usłyszeć – dodał.

Dwóch uczestników badania cierpi na osłabienie lub utratę ruchu ramion i nóg z powodu stwardnienia zanikowego bocznego. Ta postępująca choroba atakuje neurony w mózgu i niszczy komórki w rdzeniu kręgowym, które odpowiadają z kontroluję ruchu. Trzeci z uczestników został sparaliżowany w wyniku urazu rdzenia kręgowego. Wszyscy zostali włączeni w badanie kliniczne mające na celu ocenę bezpieczeństwa i wykonalności systemu BrainGate.

Interfejs opracowany przez BrainGate zawiera mały implant wielkości tabletki aspiryny, który wykrywa sygnały związane z zamierzonymi ruchami powstające w korze ruchowej mózgu. Sygnały te były następnie dekodowane i kierowane do urządzeń zewnętrznych – interfejsu Bluetooth skonfigurowanego tak, aby działał jak mysz bezprzewodowa. Następnie ta wirtualna mysz została sparowana z niezmodyfikowanym tabletem.

W trakcie testów uczestnicy zostali poproszeni o wykonanie zestawu zadań specjalnie zaprojektowanych w celu sprawdzenia, w jakim stopniu mogą poruszać się w obrębie wielu powszechnie używanych aplikacji. Sprawdzano też możliwości przechodzenia z jednej aplikacji do drugiej.

Uczestnicy dość swobodnie korzystali z aplikacji – przeglądali wybrane utwory muzyczne w serwisie streamingowym, wyszukiwali filmy na YouTube, przeglądali wiadomości e-mail oraz korzystali z czatów. Mogli wykonać do 22 wyborów „wskaż i kliknij” na minutę podczas korzystania z różnych aplikacji. W aplikacjach tekstowych wpisywali do 30 znaków na minutę.

Badani stwierdzili, że interfejs jest intuicyjny i przyjemny w użyciu. – Czułem się bardziej naturalnie niż w czasach, kiedy używałem myszy w standardowy sposób – przyznał jeden z uczestników badania.

– Wspaniale było zobaczyć, jak nasi uczestnicy realizują zadania, o które ich poprosiliśmy, ale najbardziej satysfakcjonującą częścią badania było to, że po prostu robili to, co chcieli. Za pomocą aplikacji, które lubią, robili zakupy, oglądali filmy czy po prostu rozmawiali ze znajomymi – powiedział Paul Nuyujukian z Uniwersytetu Stanforda.

Ważną częścią badań był fakt, że użyte w nich tablety miały standardowe, niezmienione w żaden sposób oprogramowanie. – Dostępne technologie wspomagające, chociaż są ważne i użyteczne, są z natury ograniczone pod względem szybkości użytkowania lub elastyczności interfejsu. Jest to w dużej mierze spowodowane ograniczonymi sygnałami wejściowymi. Dzięki bogactwu danych wejściowych z BCI mogliśmy po prostu kupić dwa tablety, włączyć Bluetooth i uczestnicy mogli z nich korzystać zaraz po wyjęciu urządzenia z pudełka. Wszystko to dzięki naszym systemom BrainGate – wyjaśnił Krishna Shenoy ze Stanforda.

Naukowcy zajmujący się podobnymi technologiami już wcześniej pokazali, że mogą one umożliwić ludziom poruszanie ramionami robotów lub odzyskanie kontroli nad własnymi kończynami, pomimo utraty zdolności motorycznych z powodu choroby lub urazu. Tego typu urządzenia mogą odmienić życie sparaliżowanych i ich rodzin.

 

 

 

Źródło: Brown University, DziennikNaukowy