อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองเปลี่ยนการเขียนด้วยลายมือจิตให้เป็นข้อความบนหน้าจอ

นักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจวิธีต่างๆสำหรับคนพิการในการสื่อสารกับความคิดของพวกเขา วิธีใหม่ล่าสุดและเร็วที่สุดจะเปลี่ยนกลับไปใช้วิธีการแสดงความเป็นตัวเองแบบวินเทจนั่นคือการเขียนด้วยลายมือ

เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้ถอดรหัสการทำงานของสมองที่เกี่ยวข้องกับการพยายามเขียนจดหมายด้วยมือ ทีมงานได้ใช้อัลกอริทึมในการระบุตัวอักษรในขณะที่เขาพยายามเขียนร่วมกับผู้เข้าร่วมที่เป็นอัมพาต จากนั้นระบบจะแสดงข้อความบนหน้าจอแบบเรียลไทม์

ผู้เขียนร่วมการศึกษา Krishna Shenoy นักวิจัยของสถาบันการแพทย์ Howard Hughes จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าวว่านวัตกรรมนี้สามารถพัฒนาต่อไปเพื่อให้ผู้ที่เป็นอัมพาตพิมพ์ได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องใช้มือ

ด้วยการลองเขียนด้วยลายมือผู้เข้าร่วมการศึกษาได้พิมพ์ 90 ตัวอักษรต่อนาทีซึ่งมากกว่าบันทึกก่อนหน้านี้กว่าสองเท่าสำหรับการพิมพ์ด้วย "อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมอง" Shenoy และเพื่อนร่วมงานของเขา

เทคโนโลยี และคนอื่นๆ เห็นว่ามันมีศักยภาพที่จะช่วยเหลือผู้ที่มีความพิการทุกประเภท Jose Carmena วิศวกรด้านประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้กล่าว แม้ว่าการค้นพบนี้จะเป็นข้อมูลเบื้องต้น แต่เขากล่าวว่า "นี่เป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในสาขานี้"

การเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์สมองเปลี่ยนความคิดให้เป็นการกระทำ Carmena กล่าว “ บทความนี้เป็นตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบ: อินเทอร์เฟซถอดรหัสความคิดในการเขียนและก่อให้เกิดการกระทำ”

การสื่อสารที่ขับเคลื่อนด้วยความคิด

เมื่อการบาดเจ็บหรือโรคเข้าทำลายคนที่มีความสามารถในการเคลื่อนไหวการทำงานของระบบประสาทของสมองในการเดินคว้าถ้วยกาแฟหรือพูดประโยคยังคงอยู่ นักวิจัยสามารถใช้ประโยชน์จากกิจกรรมนี้เพื่อช่วยให้ผู้ที่เป็นอัมพาตหรือการตัดแขนขากลับมามีความสามารถที่หายไปได้

ความต้องการแตกต่างกันไปตามลักษณะของความพิการ บางคนที่สูญเสียการใช้งานมือยังคงสามารถใช้คอมพิวเตอร์ที่มีการรู้จำเสียงและซอฟต์แวร์อื่น ๆ ได้ สำหรับผู้ที่มีปัญหาในการพูดนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีอื่น ๆ เพื่อช่วยให้ผู้คนสื่อสารกัน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทีมงานของ Shenoy ได้ถอดรหัสกิจกรรมทางประสาทที่เกี่ยวข้องกับการพูดโดยหวังว่าจะสร้างซ้ำ พวกเขายังได้คิดค้นวิธีสำหรับผู้เข้าร่วมที่มีเซ็นเซอร์ฝังไว้เพื่อใช้ความคิดของพวกเขาที่เกี่ยวข้องกับการพยายามเคลื่อนไหวของแขนเพื่อเลื่อนเคอร์เซอร์บนหน้าจอ การชี้และคลิกตัวอักษรด้วยวิธีนี้ทำให้ผู้ใช้พิมพ์ได้ประมาณ 40 ตัวอักษรต่อนาทีซึ่งเป็นสถิติความเร็วก่อนหน้าสำหรับการพิมพ์ด้วยอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมอง (BCI)

อย่างไรก็ตามไม่มีใครดูลายมือ Frank Willett นักประสาทวิทยาในกลุ่มของ Shenoy สงสัยว่าอาจเป็นไปได้หรือไม่ที่จะควบคุมสัญญาณสมองที่เกิดขึ้นโดยการวางปากกาลงบนกระดาษ “ เราต้องการหาวิธีใหม่ ๆ ในการทำให้ผู้คนสื่อสารกันได้เร็วขึ้น” เขากล่าว เขายังได้รับแรงบันดาลใจจากโอกาสที่จะลองทำอะไรที่แตกต่างออกไป

ทีมทำงานร่วมกับผู้เข้าร่วมที่ลงทะเบียนในการทดลองทางคลินิกชื่อ BrainGate2 ซึ่งกำลังทดสอบความปลอดภัยของ BCI ที่ ถ่ายทอด ข้อมูลโดยตรงจากสมองของผู้เข้าร่วมไปยังคอมพิวเตอร์ (ผู้อำนวยการของการทดลองคือ Leigh Hochberg นักประสาทวิทยาและนักประสาทวิทยาที่ Massachusetts General Hospital, Brown University และ Providence VA Medical Center) เฮนเดอร์สันฝังเซ็นเซอร์ขนาดเล็กสองตัวไว้ในส่วนของสมองที่ควบคุมมือและแขนทำให้เป็นไปได้ สำหรับบุคคลนั้นเช่นขยับแขนหุ่นยนต์หรือเคอร์เซอร์บนหน้าจอโดยพยายามขยับแขนที่เป็นอัมพาตของตนเอง

ผู้เข้าร่วมวิจัยซึ่งมีอายุ 65 ปีในขณะที่ทำการวิจัยมีอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลังซึ่งทำให้เขาเป็นอัมพาตตั้งแต่คอลงไป การใช้สัญญาณที่เซ็นเซอร์รับมาจากเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์เมื่อมนุษย์จินตนาการถึงการเขียนอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องจะจดจำรูปแบบที่สมองของเขาสร้างขึ้นด้วยตัวอักษรแต่ละตัว ด้วยระบบนี้ชายคนนี้สามารถคัดลอกประโยคและตอบคำถามในอัตราที่ใกล้เคียงกับคนที่อายุของเขาพิมพ์บนสมาร์ทโฟน

สิ่งนี้เรียกว่า“ Brain-to-Text” BCI นั้นเร็วมากเพราะตัวอักษรแต่ละตัวนำเสนอรูปแบบกิจกรรมที่โดดเด่นอย่างมากทำให้อัลกอริทึมสามารถแยกความแตกต่างจากอีกตัวหนึ่งได้ค่อนข้างง่ายวิลเล็ตต์กล่าว

ระบบใหม่

ทีมงานของ Shenoy วาดภาพโดยใช้การเขียนด้วยลายมือที่พยายามป้อนข้อความซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบที่ครอบคลุมมากขึ้นซึ่งรวมถึงการนำทางแบบชี้และคลิกเช่นเดียวกับที่ใช้ในสมาร์ทโฟนปัจจุบันและแม้แต่การพยายามถอดรหัสเสียงพูด “ การมีสองหรือสามโหมดเหล่านี้และการสลับไปมาเป็นสิ่งที่เราทำโดยธรรมชาติ” เขากล่าว

จากนั้น Shenoy กล่าวว่าทีมงานตั้งใจที่จะทำงานร่วมกับผู้เข้าร่วมที่ไม่สามารถพูดได้เช่นคนที่เป็นโรคเส้นโลหิตตีบด้านข้างอะไมโอโทรฟิคโรคทางระบบประสาทเสื่อมซึ่งส่งผลให้สูญเสียการเคลื่อนไหวและการพูด

ระบบใหม่นี้อาจช่วยผู้ที่ทุกข์ทรมานจากอัมพาตที่เกิดจากเงื่อนไขต่างๆได้เฮนเดอร์สันกล่าวเสริม ซึ่ง ได้แก่ สมอง โรคหลอดเลือดสมองซึ่งสร้างความทุกข์ทรมานให้กับ Jean-Dominique Bauby ผู้เขียนหนังสือ The Diving Bell and the Butterfly “ เขาสามารถเขียนหนังสือที่เคลื่อนไหวและสวยงามเล่มนี้ได้โดยเลือกตัวละครทีละตัวโดยใช้การเคลื่อนไหวของดวงตา” เฮนเดอร์สันกล่าว “ ลองนึกดูว่าเขาจะทำอะไรได้บ้างด้วยอินเทอร์เฟซลายมือของ Frank!”