29 Σεπ 2011

Διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή: Πρακτικές εφαρμογές (Μέρος 3/3)

Μέρος πρώτο: Διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή: το μέλλον είναι ήδη εδώ
Μέρος δεύτεροΜέθοδοι

 

Η καταγεγραμμένη εγκεφαλική δραστηριότητα μιας περιοχής μεταφράζεται σε κίνηση του κέρσορα στην οθόνη του τερματικού

Είναι προφανές πως ακόμη βρισκόμαστε στο ξεκίνημα της έρευνας πάνω στην διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή και στην νευροπροσθετική. Δεδομένου πως η έρευνα στους τομείς αυτούς προχωράει με γοργούς ρυθμούς δεν θα πρέπει να εκπλαγούμε εάν αρχίσουμε να βλέπουμε τις πρακτικές εφαρμογές της στην καθημερινότητά μας. Και πράγματι, αυτή η τεχνολογία μπορεί να βρει πρόσφορο έδαφος σε πολλά και διαφορετικά πεδία, τόσο ιατρικά όσο και πιο πρακτικά[1] . Πρώτο μέλημα των ερευνητών είναι η δημιουργία πρακτικών εφαρμογών που θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ασθενείς με σοβαρά νευρολογικά και λοιπά φυσιολογικά προβλήματα, όπως για παράδειγμα τετραπληγία, ακρωτηριασμένα άκρα, τύφλωση ή σοβαρή απώλεια όρασης, σκλήρυνση κατά πλάκας ή locked-in syndrome. Σκοπός είναι οι ασθενείς αυτοί να μπορέσουν να ανακτήσουν έστω κάποιο μέρος της χαμένης λειτουργικότητάς τους, μέσω εφαρμογών που θα τους επιτρέπουν να επικοινωνούν με το περιβάλλον τους ή -όπως στην περίπτωση των “βιονικών ματιών” και τεχνητών άκρων- που θα αντικαθιστούν έως ένα βαθμό το όργανο που έχει υποστεί τη βλάβη. Φανταστείτε ανθρώπους που έχουν υποστεί μία από τις πιο σοβαρές μορφές εγκεφαλικού, αυτή στο εγκεφαλικό στέλεχος, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να κουνήσουν κανέναν μυ του σώματός τους πέραν των ματιών τους. Αυτοί οι ασθενείς πλέον ίσως μπορούν να βρουν μια μικρή δίοδο επικοινωνίας με το περιβάλλον τους. Ή σκεφτείτε τυφλούς συμπολίτες μας οι οποίοι ίσως στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον θα μπορούν να έχουν κάποια στοιχειώδη όραση και να κινούνται πιο εύκολα στο χώρο.

Η καταγεγραμμένη δραστηριότητα μιας εγκεφαλικής περιοχής μεταφράζεται σε αυξομείωση μιας μπάρας. Όταν ο χρήστης μένει συγκεντρωμένος η μπάρα αυξάνεται, ενώ όταν χάσει την συγκέντρωσή του η μπάρα μειώνεται. Σκοπός είναι η μπάρα να γεμίσει 100% ώστε ο χρήστης να πάρει μια ανταμοιβή. Παρόμοια παραδείγματα χρησιμοποιούνται πιλοτικά για την αντιμετώπιση της Διαταραχής Ελλειμματικής Προσοχής – Υπερκινητικότητας (ΑDHD).

Ακόμη όμως και σε περιπτώσεις λιγότερο σοβαρές, η δυνατότητα της γρήγορης ανατροφοδότησης που προσφέρουν οι τεχνικές διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, μπορεί να φανεί χρήσιμη στην εκπαίδευση ατόμων με γνωστικές διαταραχές. Για παράδειγμα, ένα παιδί με ελλειμματική προσοχή μπορεί να βοηθηθεί μέσω της εκπαίδευσής του με ένα σύστημα διεπαφής όπου ο χρήστης χρειάζεται να μένει συγκεντρωμένος προκειμένου να κερδίσει μια ανταμοιβή. Το σύστημα μετράει την εγκεφαλική δραστηριότητα σε συγκεκριμένες περιοχές, δίνοντας την κατάλληλη οπτική ανατροφοδότηση στον χρήστη. Με τον καιρό η διαδικασία της συγκέντρωσης αυτοματοποιείται και σταδιακά η ελλειμματική προσοχή μειώνεται[2] . Δεδομένου πως η ανατροφοδότηση μπορεί να γίνει δυνατή για το σύνολο των εγκεφαλικών περιοχών, ανάλογη εκπαίδευση μπορούν να λάβουν και άτομα με άλλα προβλήματα, όπως για παράδειγμα απώλεια ελέγχου των συναισθημάτων.

Φυσικά ο εμπορικός κόσμος δεν θα μπορούσε να μείνει άπραγος μπροστά σε αυτή τη μεγάλη τεχνολογική πρόοδο. Ήδη έχουν κυκλοφορήσει πειραματικά φορητές συσκευές που αξιοποιούν συστήματα διεπαφής με χρήση ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Ορισμένες συσκευές στοχεύουν να φανούν χρήσιμες σε ασθενείς, ενώ άλλες να διασκεδάσουν το ευρύ κοινό. Για παράδειγμα η συσκευή  IntendiX επιτρέπει σε ασθενείς να πληκτρολογούν σε ένα εικονικό πληκτρολόγιο με ταχύτητα 10 χαρακτήρων το λεπτό, ενώ το Audeo της εταιρείας Ambient μεταφράζει την πυροδότηση των νευρώνων στις περιοχές που σχετίζονται με τη γλώσσα, παράγοντας υποτυπώδη τεχνητή ομιλία. Και οι δύο αυτές συσκευές προβλέπεται να αναβαθμιστούν και άλλο στο μέλλον και να κάνουν τα πρώτα τους μεγάλα βήματα στην αγορά.

Από την άλλη πλευρά έχουμε και τα συστήματα που στοχεύουν στον μέσο καταναλωτή. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το παιχνίδι Mindball, όπου οι παίκτες είναι συνδεδεμένοι με ένα ηλεκτροεγκεφαλογράφο και προσπαθούν να μετακινήσουν ένα μπαλάκι στην εστία του αντιπάλου. Ο παίκτης με τη λιγότερη εγκεφαλική ενεργοποίηση -δηλαδή που είναι πιο ήρεμος- κερδίζει. Άλλες φορητές εμπορικές συσκευές διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή είναι το χειριστήριο παιχνιδιών Neural Impulse Actuator, το EPOC-Emotiy, το MindSet-NeuralSky αλλά και το ισπανικό Enobio-StarLab. Όλες αυτές οι συσκευές βασίζονται σε συστήματα ηλεκτροεγκεφαλογράφου, τα οποία είναι και αυτά με το χαμηλότερο κόστος.

Παρόλο που προς το παρόν οι όποιες εμπορικές εφαρμογές προορίζονται κυρίως για εσωτερική κατανάλωση από την επιστημονική κοινότητα, υπάρχουν σίγουρα βλέψεις για εμπορική εκμετάλλευση της τεχνολογίας από τις εταιρίες παραγωγής βιντεοπαιχνιδιών. Φυσικά όμως ο μεγαλύτερος ενδιαφερόμενος για την εμπορική αξιοποίηση της διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή είναι οι εταιρείες βιοπροσθετικών οι οποίες σίγουρα θα αδράξουν την ευκαιρία για μαζική παραγωγή κάποιου πετυχημένου μοντέλου τεχνητού μέλους το οποίο θα καταφέρει να προσφέρει μια πιο ολοκληρωμένη εμπειρία στον χρήστη του.

Το σίγουρο είναι πως αυτή η νέα τεχνολογία ήρθε για να μείνει και θα απασχολήσει έντονα τόσο την ακαδημαϊκή και επιστημονική κοινότητα όσο και την υπόλοιπη κοινωνία. Δημιουργεί την προοπτική για ένα καλύτερο επίπεδο ζωής για τους συνανθρώπους μας που το έχουν ανάγκη και ως ένα βαθμό θα λέγαμε πως λειτουργεί και ως σύμβολο του νέου αιώνα όπου ο άνθρωπος και οι μηχανές έχουν αρχίσει να έρχονται τόσο κοντά όσο ποτέ άλλοτε.

Author: Δημήτρης Αγοραστός

Ψυχολόγος και κάτοχος μεταπτυχιακού διπλώματος στις νευροσυμπεριφορικές επιστήμες. Ολοκληρώνει το μεταπτυχιακό του στη Σχολική Ψυχολογία. Έχει ασχοληθεί ερευνητικά με θέματα όπως την έκφραση των ανθρωπίνων συναισθημάτων, την ενσυναίσθηση, την ανάπτυξη μαθησιακών διαταραχών και την διασύνδεση υπολογιστή-εγκεφάλου για τετραπληγικούς ασθενείς. Έχει ασχοληθεί επαγγελματικά και εθελοντικά με την ψυχοκοινωνική υποστήριξη ευάλωτων κοινωνικών ομάδων. Είναι ο διαχειριστής και ο κύριος αρθρογράφος του Ψυχολογείν.

Περισσότερες Πληροφορίες / Βιβλιογραφία

  1. Κεφ. 22-25 (2007). “Toward Brain-Computer Interfacing”. Dornhege, Millán, Hinterberger, McFarland & Müller (Εds.): The MIT Press, London, England. []
  2. Wang et al. (2007). “Brain-computer interfaces based on attention and complex mental tasks”. In Proceedings of the 1st international conference on Digital human modeling (ICDHM’07), Vincent G. Duffy (Ed.). Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 467-473. []