Interfejsy mózg-komputer (BCI) od lat pozwalają osobom z paraliżem wykonywać podstawowe czynności – jeść, pisać czy obsługiwać komputer. Najnowszy przełom technologiczny pokazuje, że osoby z niepełnosprawnościami mogą także uczestniczyć w bardziej złożonych aktywnościach, takich jak sterowanie dronem. W ramach projektu BrainGate2 naukowcy z University of Michigan umożliwili 69-letniemu mężczyźnie z tetraplegią (paraliżem czterokończynowym) pilotowanie wirtualnego drona… samą myślą o ruchu palców.
Nowy wymiar interfejsów mózg-komputer
Interfejsy mózg-komputer (BCI) wykorzystują różne metody do przechwytywania aktywności neuronalnej związanej z myślami o ruchu. W uproszczeniu, jeśli osoba sparaliżowana wyobraża sobie podniesienie dłoni, odpowiednie wzorce aktywności w mózgu mogą zostać wykryte i wykorzystane do sterowania urządzeniem, np. protezą lub kursorem na ekranie.
Do tej pory technologia ta była wykorzystywana głównie w celach praktycznych – pacjenci mogli np. kontrolować sztuczne kończyny, pisać teksty czy samodzielnie spożywać posiłki. Teraz jednak badacze poszli o krok dalej i umożliwili sterowanie bardziej złożonym systemem – wirtualnym dronem w symulowanym torze przeszkód.
W przeciwieństwie do nieinwazyjnych BCI, które rejestrują aktywność mózgową za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni skóry (np. EEG), system wykorzystany w ramach projektu BrainGate2 wymagał chirurgicznego wszczepienia dwóch matryc elektrod bezpośrednio w korę ruchową pacjenta. Elektrody te precyzyjnie rejestrowały aktywność neuronów odpowiedzialnych za ruchy palców, co pozwalało na odczyt bardzo szczegółowych komend.
Sygnały z elektrod były przekazywane przewodami do specjalnego portu zamocowanego na czaszce mężczyzny. Port ten umożliwiał podłączenie urządzenia do komputera, który analizował aktywność neuronalną i przekształcał ją na polecenia sterujące dronem.
Sparaliżowany mężczyzna pilotem drona
W badaniu wziął udział 69-letni mężczyzna z tetraplegią, czyli całkowitym paraliżem kończyn. Naukowcy pozwolili mu sterować wirtualnym dronem, który musiał przelecieć przez tor przeszkód. Aktywność ta nie była przypadkowa – pacjent od zawsze pasjonował się lotnictwem.
Czytaj też: Implant mózgu pozwolił sparaliżowanemu mężczyźnie znowu mówić – w dwóch różnych językach!
Aby kontrolować drona, uczestnik eksperymentu musiał wyobrazić sobie swoją sparaliżowaną rękę jako podzieloną na trzy wirtualne sekcje. Kciuk odpowiadał za ruchy drona do przodu, do tyłu oraz skręty – pacjent kontrolował te manewry, myśląc o przesuwaniu go w górę, w dół, w lewo lub w prawo. Wysokość lotu zależała od mentalnych ruchów palców wskazującego i środkowego, które unosiły drona, gdy pacjent wyobrażał sobie ich podnoszenie, i obniżały go, gdy “składał” je w dół. Natomiast palce serdeczny i mały sterowały obrotem drona wokół własnej osi – pacjent musiał pomyśleć o ich podniesieniu lub zgięciu, aby obrócić wirtualny statek w wybranym kierunku.
W ciągu dziewięciu sesji treningowych, trwających od dwóch do pięciu godzin, pacjent stopniowo opanował sterowanie dronem. Już po kilku sesjach potrafił precyzyjnie nawigować przez tor przeszkód, co wcześniej nie było możliwe w żadnym innym badaniu nad BCI. Co istotne, mężczyzna nie wykazywał oznak zmęczenia i chciał kontynuować ćwiczenia nawet po zakończeniu formalnych testów. To sugeruje, że nowe interfejsy BCI mogą być nie tylko funkcjonalne, ale także angażujące i satysfakcjonujące dla użytkowników.
Profesor Jaimie Henderson ze Stanforda, współautor badania, podkreśla:
Ludzie zwykle koncentrują się na przywracaniu podstawowych funkcji, takich jak jedzenie, ubieranie się czy poruszanie się – i to oczywiście bardzo ważne. Ale często zapomina się o innych aspektach życia, takich jak rekreacja czy interakcje społeczne. Ludzie chcą grać w gry i wchodzić w interakcje z przyjaciółmi.
To badanie otwiera drzwi do przyszłości, w której osoby z niepełnosprawnościami będą mogły korzystać z nowoczesnych technologii nie tylko do odzyskiwania funkcjonalności, ale także do czerpania radości z życia i angażowania się w interaktywne doświadczenia. Więcej na ten temat można przeczytać w Nature Medicine.
