Μια νέα χαμηλού κόστους, φορητή διεπαφή εγκεφάλου EEG-υπολογιστή που συνδέει τον εγκέφαλο ασθενών με εγκεφαλικό με ηλεκτροκίνητους εξωσκελετούς για σκοπούς αποκατάστασης έχει επικυρωθεί και δοκιμαστεί στο Πανεπιστήμιο του Χιούστον.
«Σχεδιάσαμε και επικυρώσαμε ένα ασύρματο, εύχρηστο, φορητό ακουστικό ξηρού ηλεκτροδίου για εγγραφές ηλεκτροεγκεφαλογραφίας του τριχωτού της κεφαλής (EEG) για διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) κλειστού βρόχου και εφαρμογές Διαδικτύου των πραγμάτων (IoT)». ο καθηγητής Jose Luis Contreras-Vidal, ο Hugh Roy και η Lillie Cranz Cullen διακεκριμένη καθηγήτρια ηλεκτρολογίας και μηχανικής υπολογιστών, στο περιοδικό Αισθητήρες. Η Contreras-Vidal είναι διεθνής πρωτοπόρος στις μη επεμβατικές διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής και στις εφευρέσεις ρομποτικών συσκευών.
Μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή που βασίζεται σε ΗΕΓ (BCI) είναι ένα σύστημα που παρέχει μια διαδρομή μεταξύ του εγκεφάλου και των εξωτερικών συσκευών ερμηνεύοντας το ΗΕΓ. Με άλλα λόγια, η συσκευή διαβάζει το μυαλό σας, ερμηνεύοντας τη δραστηριότητα του εγκεφάλου για την έναρξη της ρομποτικής κίνησης. Οι διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής που βασίζονται στο ΗΕΓ του τριχωτού της κεφαλής έχουν επίσης τη δυνατότητα να προάγουν την πλαστικότητα του φλοιού μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο, το οποίο έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει τα αποτελέσματα της ανάκτησης του κινητήρα.
Το ρυθμιζόμενο σετ μικροφώνου-ακουστικού, σχεδιασμένο από εμπορικά εξαρτήματα εκτός ραφιού, μπορεί να φιλοξενήσει το 90% του πληθυσμού. Εκκρεμεί δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τόσο για τον αλγόριθμο BCI όσο και για τον αυτο-τοποθετούμενο βραχίονα ξηρού ηλεκτροδίου που επιτρέπεται για κατακόρυφη αυτοτοποθέτηση κατά την απομάκρυνση των μαλλιών του χρήστη για να διασφαλιστεί η επαφή του ηλεκτροδίου με το τριχωτό της κεφαλής.
«Χρησιμοποιήσαμε μια πολύπλευρη προσέγγιση που εξισορροπούσε τη διαλειτουργικότητα, το κόστος, τη φορητότητα, τη χρηστικότητα, τον παράγοντα μορφής, την αξιοπιστία και τη λειτουργία κλειστού βρόχου», λέει ο Contreras-Vidal.
Στο τρέχον πρωτότυπο, πέντε ηλεκτρόδια EEG ενσωματώθηκαν στον βραχίονα ηλεκτροδίων που εκτείνεται στους αισθητικοκινητικούς φλοιούς και συμπεριλήφθηκαν τρεις αισθητήρες δέρματος για τη μέτρηση της κίνησης των ματιών και των ανοιγμάτων. Μια μονάδα αδρανειακής κίνησης, που μετράει την κίνηση της κεφαλής, επιτρέπει ένα φορητό σύστημα απεικόνισης εγκεφάλου-σώματος για εφαρμογές BCI.
«Τα περισσότερα εμπορικά συστήματα BCI που βασίζονται σε EEG είναι συνδεδεμένα με ακίνητο υλικό επεξεργασίας ή απαιτούν πολύπλοκο προγραμματισμό ή εγκατάσταση, γεγονός που καθιστά δύσκολη την ανάπτυξή τους εκτός κλινικής ή εργαστηρίου χωρίς τεχνική βοήθεια ή εκτεταμένη εκπαίδευση. Ένα φορητό και ασύρματο σύστημα BCI προτιμάται ιδιαίτερα, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί εκτός εργαστηρίου σε κλινικές και μη κλινικές εφαρμογές για κινητές συσκευές στο σπίτι, στη δουλειά ή στο παιχνίδι», λέει ο Contreras-Vidal.
Η εφεύρεση σχεδιάστηκε για να λύσει μια σειρά αναγκών.
«Οι τρέχοντες εμπορικοί ενισχυτές EEG και τα ακουστικά BCI είναι απαγορευτικά ακριβοί, στερούνται διαλειτουργικότητας ή αποτυγχάνουν να παρέχουν υψηλή ποιότητα σήματος ή λειτουργία κλειστού βρόχου, που είναι ζωτικής σημασίας για εφαρμογές BCI», λέει ο Contreras-Vidal.
Σχετικά με το Πανεπιστήμιο του Χιούστον
Το Πανεπιστήμιο του Χιούστον είναι ένα δημόσιο ερευνητικό πανεπιστήμιο Βαθμίδας Ένα που έχει οριστεί από το Carnegie και αναγνωρίζεται με κεφάλαιο Phi Beta Kappa για την αριστεία στην προπτυχιακή εκπαίδευση. Το UH εξυπηρετεί την παγκοσμίως ανταγωνιστική περιοχή του Χιούστον και των ακτών του Κόλπου παρέχοντας καθηγητές παγκόσμιας κλάσης, βιωματική μάθηση και στρατηγικές βιομηχανικές συνεργασίες. Βρίσκεται στην τέταρτη μεγαλύτερη πόλη του έθνους και σε μία από τις πιο εθνοτικά και πολιτισμικά διαφορετικές περιοχές της χώρας, το UH είναι ένα ομοσπονδιακό ίδρυμα που εξυπηρετεί Ισπανόφωνους και Ασιάτες-Αμερικανούς με εγγεγραμμένους περισσότερους από 47.000 φοιτητές.
