Nowy system odczytuje wzorce mózgowe użytkownika do kierowania zabawkowym helikopterem - po raz pierwszy pojazdem lotniczym kierowano wyłącznie myślą. Zdjęcie za pośrednictwem University of Minnesota
Pomyśl o zaciskaniu prawej pięści. ZA Zwinny 14-uncyjny helikopter leci w prawo. Wyobraź sobie, że zaciskasz lewą pięść. Rozdrabniacz skręca w lewo. Pomyśl o zaciskaniu obu pięści, a ta unosi się pionowo.
Ten niezwykły system sterowania helikopterem jest dziełem grupy naukowców z University of Minnesota, kierowanej przez profesora inżyniera Bin He. To, co go wyróżnia, to fakt, że kontrolowanie jego lotu absolutnie nie wymaga żadnego rzeczywistego ruchu dla pilota - nie trzeba naciskać przycisku ani naciskać przepustnicy. Zamiast konwencjonalnego pilota użytkownicy kontrolują pojazd za pomocą nasadki EEG (elektroencefalografii) wyposażonej w 64 elektrody, które wykrywają aktywność elektryczną w różnych częściach mózgu w pobliżu skóry głowy, skutecznie czytając w myślach.
System, po raz pierwszy zademonstrowany w kwietniu, a teraz w pełni opisany w artykule opublikowanym dzisiaj w Journal of Neural Engineering, jest częścią rozwijającego się badania interfejsów mózg-komputer - bezpośrednich ścieżek komunikacji między mózgiem a urządzeniami komputerowymi lub zrobotyzowanymi. W ostatnich latach naukowcy stworzyli robotykę sterowaną umysłem, która może nakarmić kogoś czekoladą lub pomóc pić kawę, ale jest to pierwszy przypadek pojazdu latającego kontrolowanego wyłącznie przez myśl.
System opiera się na wcześniejszych badaniach EEG i innych badaniach neurologicznych przeprowadzonych przez zespół, w których zidentyfikowano, które wzorce aktywności w mózgu są skorelowane z myślami, takimi jak „zacisnąć pięść prawą ręką” i „zacisnąć pięść obiema rękami”. Tego rodzaju ruchy -zorientowane myśli pojawiają się głównie w korze ruchowej, obszarze mózgu odpowiedzialnym za kontrolę ciała. Czapka EEG jest wystarczająco czuła, aby wykryć aktywność stosunkowo blisko skóry głowy - tam, gdzie znajduje się kora ruchowa - dzięki czemu naukowcy mogli zaprogramować swoje oprogramowanie EEG, aby rozróżnić między tymi odpowiednimi wzorami myślowymi.
W rezultacie, gdy system wyczuje jedną z określonych myśli, przekształca tę myśl („zrób pierwszą prawą ręką”) w polecenie dla helikoptera („skręć w prawo”), a następnie przesyła sygnał do pojazdu Wi-Fi. Dzięki temu voilà: helikopter kontrolowany myślami.
Zespół wcześniej stworzył system, który pozwalał użytkownikom kontrolować wirtualny śmigłowiec, i zmodyfikował go do tego badania przy użyciu rzeczywistego pojazdu fizycznego, Quadkoptera ARDrone. W ramach projektu dali pięciu studentom szczelinę w lataniu helikopterem i wszyscy byli w stanie dowiedzieć się, jak utrzymać przedmiot w powietrzu - a nawet latać przez obręcze - przy minimalnym przeszkoleniu.
Naukowcy przewidują szereg zastosowań tego rodzaju technologii. Obecnie trwają badania nad jednym z najbardziej oczywistych zastosowań: protezami kończyn. W lutym szwajcarski zespół przedstawił pracę nad sztuczną ręką kontrolowaną przez umysł, która pozwala użytkownikowi podnosić przedmioty, a nawet przekazywać bodźce (takie jak dłoń szturchana igłą) do mózgu użytkownika. Inni pracowali nad wózkami inwalidzkimi kontrolowanymi przez umysł, co dałoby większą mobilność użytkownikom quadriplegicznym.
Jedną z rzeczy, która sprawia, że eksperyment z helikopterem jest tak interesujący, jest to, że podobnie jak kilka najnowszych interfejsów mózg-komputer (w tym wózek inwalidzki), obejmuje wzorce mózgowe wykryte za pomocą nieinwazyjnej procedury - użytkownicy mogą po prostu założyć lub zdjąć czapkę EEG, kiedy tylko chcą. W porównaniu z innymi rodzajami interfejsów mózg-komputer, które często polegają na chirurgicznie wszczepianych czujnikach, ten rodzaj systemu może być wykorzystywany w znacznie szerszym zakresie sytuacji.
Po pierwsze, sparaliżowani pacjenci niechętni lub niezdolni do przeprowadzenia kosztownej i inwazyjnej operacji w celu uzyskania większej autonomii mogą po prostu nosić czapkę. Dodatkowo, osoby po amputacji i pacjenci cierpiący na paraliżującą dolegliwość, która wciąż ogranicza ruchliwość - taką jak ALS lub inne zaburzenie nerwowo-mięśniowe - mogą teoretycznie korzystać z tego rodzaju technologii do kontroli wózków inwalidzkich, a nawet innych pojazdów, takich jak samochody, bez konieczności posiadania stałego mózgu system implantologiczny.
Pewnego dnia można go nawet wykorzystać do poprawy wykorzystania technologii dla osób bez powiązanych problemów medycznych. Jeśli na przykład stanie się wiarygodny i wystarczająco czuły, być może piloci będą mogli kiedyś kontrolować pełnowymiarowe helikoptery za pomocą swoich myśli, aby zmniejszyć zmęczenie dłoni i ramion, a chirurdzy mogą manipulować narzędziami chirurgicznymi bez obawy o drżenie rąk.
