Μια επαναστατική εξέλιξη στον τομέα της τεχνολογίας υγειονομικής περίθαλψης και ψυχαγωγίας αναδύεται από τις ανακοινώσεις ερευνητών στις Ηνωμένες Πολιτείες. Πρόκειται για μια νέα διεπαφή εγκεφάλου–υπολογιστή (BCI), η οποία δίνει στους χρήστες την ικανότητα να παίζουν βιντεοπαιχνίδια αποκλειστικά με τη δύναμη της σκέψης τους. Αυτή η καινοτομία εξερευνά τις φυσικές οδούς του εγκεφάλου, καθιστώντας τη διαδικασία εκπαίδευσης πιο αποτελεσματική και ανοίγοντας νέους δρόμους για εφαρμογές στην ιατρική και άλλες τεχνολογίες.
Η ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Yale ανακάλυψε ότι η εκμάθηση των συστημάτων BCI γίνεται σημαντικά πιο εύκολη όταν η διεπαφή είναι σχεδιασμένη ώστε να συνεργάζεται με τις υπάρχουσες νευρωνικές δομές του εγκεφάλου, αντί να τις αγνοεί. Όταν το σύστημα ευθυγραμμίζεται με τις φυσικές οργανώσεις του εγκεφάλου, οι χρήστες κερδίζουν γρήγορα τον έλεγχο, με αποτέλεσμα ο εγκέφαλος να προσαρμόζεται ταχύτερα στη διαδικασία μάθησης.
Περιορισμοί των σημερινών BCI
Η καινοτομία αυτή έχει ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως η υποστήριξη ατόμων με κινητικές ή επικοινωνιακές δυσκολίες, καθώς και η βελτίωση θεραπευτικών τεχνικών για ψυχικές διαταραχές όπως η κατάθλιψη και το άγχος. Η Έρικα Μπους, η κύρια συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε: «Ο σχεδιασμός παρεμβάσεων που βασίζονται στη φυσική γεωμετρία του εγκεφάλου μπορεί να αποδειχθεί πιο αποτελεσματικός και γρήγορος».
Αν και η έρευνα περί BCI έχει προχωρήσει τα τελευταία χρόνια, τα περισσότερα συστήματα είχαν περιορισμένη επιτυχία. Προηγούμενες τεχνικές απαιτούσαν πολλές και χρονοβόρες εκπαιδεύσεις, με αποτέλεσμα περίπου το 30% των συμμετεχόντων να μην καταφέρνουν ποτέ να τα ελέγξουν. Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η δυσκολία αυτή προκύπτει από τον σχεδιασμό των BCI, ο οποίος πολλές φορές απαιτεί από τον εγκέφαλο να εκμαθεί μοτίβα που δεν συνάδουν με τη φυσική του δομή.
Δημιουργία εξατομικευμένου BCI
Στη δοκιμή που πραγματοποίησαν, οι συμμετέχοντες κλήθηκαν να ελέγξουν ένα avatar σε ένα βιντεοπαιχνίδι, ενώ η εγκεφαλική τους δραστηριότητα καταγραφόταν μέσω fMRI (λειτουργική μαγνητική τομογραφία). Οι ερευνητές κατόρθωσαν να χαρτογραφήσουν τις περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στην πλοήγηση και τη χωρική αντίληψη και χρησιμοποίησαν έναν ειδικά αναπτυγμένο αλγόριθμο. Αυτή η μαθηματική μέθοδος προσδιόριζε τη φυσική δομή της εγκεφαλικής δραστηριότητας, γνωστή ως «νευρωνική πολλαπλότητα».
Βασισμένα σε αυτά τα δεδομένα, οι ερευνητές δημιούργησαν τρεις διαφορετικούς τρόπους ελέγχου: έναν που συνάδει πλήρως με τα φυσικά μοτίβα του εγκεφάλου, έναν πιο αδύναμο αλλά φυσικό και έναν που βασίζεται σε μη φυσικές εγκεφαλικές διαδικασίες.
Αυξημένη ταχύτητα μάθησης
Το σύστημα που ανέπτυξαν ανέλυε τις σάρωσες του εγκεφάλου κάθε δύο δευτερόλεπτα και μετατρέποντας αμέσως τις πληροφορίες σε εντολές για την κίνηση του avatar. Οι συμμετέχοντες μπόρεσαν να ελέγξουν το avatar σε λιγότερο από μία ώρα, όταν η BCI ακολούθησε τη φυσική δομή του εγκεφάλου τους. Αντιθέτως, η μάθηση δεν ήταν δυνατή όταν δεν υπήρχε η κατάλληλη ευθυγράμμιση.
Επιπλέον, καθώς οι συμμετέχοντες εξελίσσονταν, ο εγκέφαλός τους αναδιοργάνωνε τη δραστηριότητά του για να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις της BCI. Ο βαθμός αυτής της αναδιοργάνωσης σχετιζόταν άμεσα με την απόδοση, υποδεικνύοντας ότι η εκμάθηση μέσω της BCI μπορεί να επηρεάσει ευρύτερα νευρωνικά δίκτυα.
Οι ερευνητές τονίζουν ότι αυτά τα ευρήματα ίσως εξηγούν γιατί μερικές δεξιότητες είναι πιο εύκολες στην εκμάθηση από άλλες, εξαρτώμενες όχι μόνο από την προσπάθεια αλλά και από την αντίστοιχη δομή του εγκεφάλου.
Μέλλον και ιατρικές εφαρμογές
Οι εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας είναι πολλές, συμπεριλαμβανομένων θεραπευτικών μεθόδων για άτομα με κινητικές ή επικοινωνιακές δυσκολίες, καθώς και παρεμβάσεις για ψυχικές καταστάσεις. Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η γνώση της «γεωμετρίας» του εγκεφάλου μπορεί να οδηγήσει σε ταχύτερη και πιο αποτελεσματική εκμάθηση σε ποικιλία τομέων.
Η Μπους καταλήγει: «Δαπανούμε σημαντικούς πόρους για τη βελτίωση του εαυτού μας μέσω της εκπαίδευσης και θεραπείας. Η κατανόηση της δομής του εγκεφάλου μπορεί να διευκολύνει σημαντικά αυτή τη διαδικασία». Τα αποτελέσματα της έρευνας έχουν δημοσιευθεί στο περιοδικό «Nature Neuroscience».
Πηγή: Scitechdaily
