Studiu: Prima utilizare umană a interfeței wireless creier-computer cu lățime de bandă mare

Interfețele creier-computer (BCI) sunt o tehnologie de asistență emergentă, care permite persoanelor cu paralizie să scrie pe ecranele computerului sau să manipuleze proteze robotice doar gândindu-se la mișcarea propriilor corpuri. De ani de zile, BCI de investigație utilizate în studiile clinice au necesitat cabluri pentru a conecta matricea de detectare din creier la computerele care decodează semnalele și le utilizează pentru a conduce dispozitive externe ale unui BCI wireless intracortical cu un transmițător wireless extern. Sistemul este capabil să transmită semnale cerebrale la rezoluție cu un singur neuron și în deplină fidelitate în bandă largă, fără a lega fizic utilizatorul de un sistem de decodare.

Cablurile tradiționale sunt înlocuite de un mic transmițător de aproximativ 5 cm în dimensiunea sa cea mai mare și cântărește puțin peste 40 grame. Unitatea se află deasupra capului unui utilizator și se conectează la o rețea de electrozi din cortexul motor al creierului utilizând același port utilizat de sistemele cu fir. Pentru un studiu publicat în IEEE Transactions on Biomedical Engineering, doi participanți la studiile clinice cu paralizie au folosit sistemul BrainGate cu un transmițător wireless pentru a indica, face clic și tasta pe o tabletă standard. Studiul a arătat că sistemul wireless a transmis semnale cu practic aceeași fidelitate ca și sistemele cu fir, iar participanții au obținut o precizie și o viteză de tastare similare. „Am demonstrat că acest sistem wireless este echivalent din punct de vedere funcțional cu sistemele cablate care au fost standardul de aur în performanța BCI de ani de zile”, a declarat John Simeral, profesor asistent de inginerie (cercetare) la Universitatea Brown, membru al BrainGate consorțiul de cercetare și autorul principal al studiului. „Semnalele sunt înregistrate și transmise cu o fidelitate similară, ceea ce înseamnă că putem folosi aceiași algoritmi de decodare pe care i-am folosit cu echipamentele cu fir. Singura diferență este că oamenii nu mai trebuie să fie legați fizic de echipamentul nostru, ceea ce deschide noi posibilități în termenii modului în care sistemul poate fi utilizat. ” Cercetătorii spun că studiul reprezintă un pas timpuriu dar important către un obiectiv major în cercetarea BCI: un sistem intracortical complet implantabil care ajută la restabilirea independenței pentru persoanele care și-au pierdut capacitatea de mișcare.

În timp ce dispozitivele fără fir cu lățime de bandă mai mică au fost raportate anterior, acesta este primul dispozitiv care transmite întregul spectru de semnale înregistrate de un senzor intracortical. Acest semnal wireless cu bandă largă mare permite cercetarea clinică și neuroștiința umană de bază, care este mult mai dificil de realizat cu BCI-uri cu fir. Noua tehnologie wireless oferă deja dividende în moduri neașteptate, spun cercetătorii. Deoarece participanții pot folosi dispozitivul wireless în casele lor fără un tehnician la îndemână pentru a menține conexiunea prin cablu, echipa BrainGate a reușit să își continue activitatea în timpul pandemiei COVID-19. „În martie 2020, a devenit clar că nu vom putea vizita casele participanților la cercetare”, a spus Hochberg, care este, de asemenea, neurolog de îngrijire critică la Spitalul General din Massachusetts și director al V.A. Centrul de Cercetare și Dezvoltare în Reabilitare pentru Neurorestorare și Neurotehnologie.

„Dar, instruind persoanele care îi îngrijesc cum să stabilească conexiunea fără fir, un participant la proces a reușit să utilizeze BCI fără ca membrii echipei noastre să fie prezenți fizic. Deci, nu numai că am putut continua cercetarea, această tehnologie ne-a permis să continuăm cu deplinătatea lățimea de bandă și fidelitatea pe care le-am avut înainte „. Simeral a remarcat faptul că „Mai multe companii au intrat în mod minunat în domeniul BCI, iar unele au demonstrat deja utilizarea umană a sistemelor fără fir cu lățime de bandă scăzută, inclusiv unele care sunt complet implantate. În acest raport, suntem încântați că am folosit o lățime de bandă mare. sistem wireless care avansează capacitățile științifice și clinice pentru sistemele viitoare. ” Brown are un acord de licențiere cu Blackrock Microsystems pentru a pune dispozitivul la dispoziția cercetătorilor din domeniul neurologiei din întreaga lume. Echipa BrainGate intenționează să continue să utilizeze dispozitivul în studiile clinice în desfășurare.

Sursa: medicalxpress.com