“من تا الان خوبم ، اما شما چطور؟” یک عبارت استاندارد که می تواند به سرعت در تلفن همراه یا صفحه کلید وارد شود. برای افرادی که قادر به نوشتن خود نیستند ، این جمله به طور قابل توجهی زمان بیشتری می برد: آنها برای دسترسی به آن از طریق رابط انسان و ماشین مخصوص ، رابط مغز و رایانه (BCI) به حدود یک دقیقه زمان نیاز دارند. نوع جدیدی از BCI اکنون به افراد فلج اجازه می دهد تا بیش از دو برابر سریعتر روی رایانه تایپ کنند. برای این منظور ، او از الکترودهای کاشته شده برای اندازه گیری فعالیت مغز استفاده می کند که هنگامی که کاربر تصور می کند یک نامه دست نویس می نویسد رخ می دهد. رسیور سپس سیگنال های مغز را به حروف و نمادهای جداگانه تبدیل می کند. تیم تحقیقاتی ، به سرپرستی فرانسیس ویلت از دانشگاه استنفورد ، گزارشات خود را در این زمینه ارائه می دهند “طبیعت”. با استفاده از این BCI ، شخصی که در حال آزمایش است می تواند حداکثر 90 حرف در دقیقه بنویسد. بیش از 94 درصد علائم درست بود. به این ترتیب ، BCI تقریباً به سرعت افرادی در همان گروه سنی رسیده است که به طور متوسط ​​در هر دقیقه 115 حرف در تلفن های هوشمند خود وارد می کنند.

آزمودنی 65 ساله پس از آسیب نخاعی از گردن به پایین دچار پاراپلژی شد. برای او فقط حرکات اندک و کشش دست امکان پذیر بود. برای استفاده از BCI ، الکترودهای مغز در ناحیه ای از مغز که مسئول حرکت دست است ، کاشته شدند. تیم تحقیق به او دستور دادند کلمات و جملات دست نویس را تصور کند. در همین حال ، الکترودها سیگنالهای الکتریکی دریافتی را اندازه گیری کردند. ابتدا BCI الفبا را یاد گرفت. در مرحله بعدی ، تست کننده تصور می کند که چگونه کلمات و جملات را می نویسد.

هرچه بیشتر او با BCI تمرین کند ، نرم افزار بهتر است: با استفاده از جملات قبلی ، برنامه احتمال ظاهر شدن یک حرف خاص را محاسبه می کند که میزان خطا را پایین نگه دارد. حتی وقتی تستر با جملات خودش آمد ، BCI با ضریب خطای 8.5 درصد تقریباً به 74 کاراکتر در دقیقه رسید. در طی این سری آزمایش ها ، که چندین روز به طول انجامید ، محققان مجبور شدند بارها و بارها الگوریتم را با مجموعه تمرینات اصلاح شده برای کالیبراسیون تغذیه کنند. این لازم بود زیرا سیگنال های عصبی اندازه گیری شده با گذشت زمان کمی تغییر می کنند ، به عنوان مثال به دلیل کمترین حرکات الکترود یا فرایندهای بازسازی در مغز.

آیا مزایای مداخله ظریف سزاوار آن است؟

BCI به افرادی پیشنهاد می کند که دیگر صحبت نمی کنند یا نمی توانند روش های جدیدی برای برقراری ارتباط برقرار کنند. تاکنون دانشمندان از سیگنالهایی استفاده می کردند که هنگام کسی تصور می کند حرکات خشن موتور است. مطالعات نشان می دهد که الگوهای فعالیتی که مغز برای کنترل چنین حرکاتی استفاده می کند ، هنوز هم می تواند سالها پس از فلج در مغز ایجاد شود. BCI های معمولی از الکترودهای کاشته شده برای EEG استفاده نمی کنند اما از EEG معمولی استفاده می کنند. فعالیت الکتریکی مغز با استفاده از الکترودهای موجود در خارج جمجمه اندازه گیری می شود ، که فقط تصویری خشن از فعالیت مغز ارائه می دهد. اما این کافی است تا به افراد اجازه دهد مکان نما را کنترل کنند ، مثلاً روی صفحه رایانه. یکی از مزایای آن این است که نیازی به جراحی نیست.

در آزمایشات قبلی با الکترودهای کاشته شده ، تیم دانشگاه استنفورد موفق شد بیماران خود را با حداکثر 40 کاراکتر در دقیقه بنویسد. در اینجا نیز کاربران باید حرکات را تصور کنند – در این حالت ، گویی انگار با دست و دست روی صفحه کلید کامپیوتر تایپ می کنند. از حرکات کوچک و پیچیده تر ، مانند دست خط ، می توان برای ارتباط سریعتر استفاده کرد. ویلت و تیمش گمان می کنند که از BCI آنها می توان برای نوشتن بسیار سریعتر نیز استفاده کرد ، زیرا الگوهای سیگنالینگ در مغز که حروف را تحریک می کند بسیار متفاوت است. این باعث می شود که برنامه از بین بردن مکان نما در یک خط مستقیم ، بین شخصیت ها تفاوت بیشتری داشته باشد.

در آینده ، BCI ممکن است روش جدیدی برای برقراری ارتباط به بیماران مبتلا به سندرم قفل شده ارائه دهد. افراد مبتلا دیگر نمی توانند بیشتر عضلات خود را به میل خود کنترل کنند. این می تواند به عنوان مثال ، پس از سکته مغزی یا در زمینه بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک پیشرفته (ALS) اتفاق بیفتد.