Beyin-bilgisayar arayüzü teknolojisi laboratuvardan çıkıp hayatımıza giriyor

Beyinlerimizin bilgisayarlarla arayüzlenmesi, Matrix'e bağlanma ya da Avatar'da Pandora ormanlarında koşma hayallerini çağrıştırıyor. Sinir sisteminin inceliklerini ve bunu bilgisayar teknolojisiyle nasıl bütünleştirebileceğimizi anlamaya başladığımızdan beri, zihni makineye bağlamak üzerine spekülasyonlar yapılıyor. Bunu ilk bilim kurgu kinayelerinde görebiliriz; bedensiz beyinler, bazı varlıkların kötü niyetli emirlerini gerçekleştirmek için çok sayıda makineyi kontrol eder.  

Beyin-Bilgisayar Arayüzleri (BCI'ler) bir süredir ortalıkta dolaşıyor. 1970'lerde bu sistemleri inceleyen UCLA'da Emeritus Profesör Jacques Vidal, BCI terimini icat etti. Temel fikir, insan beyninin duyusal bilgiyi işleyen ve elektrik sinyallerini komut olarak gönderen bir CPU olduğudur. Bilgisayarların daha sonra bu sinyalleri yorumlayacak ve kendi sinyallerini aynı dilde gönderecek şekilde programlanabileceğini varsaymak kısa bir mantık sıçramasıydı. Bu ortak dilin kurulmasıyla teorik olarak beyin ve makine birbiriyle konuşabiliyor. 

Onu hareket ettirerek… hissederek 

BCI'ların birçok uygulaması nöral rehabilitasyon alanındadır. Bilim insanları belirli işlevlerin beyindeki belirli bölgelerde lokalize olduğunu uzun zamandır biliyorlar ve bu "beyin haritası" bilgisiyle bu alanları ilgili işlevlerini yerine getirmeye teşvik edebiliriz. Örneğin motor kortekse elektrotlar yerleştirilerek, uzuvları eksik olan kişilere, kişinin kolunu hareket ettirmeyi "düşünerek" protezleri hareket ettirmesi veya hareket ettirmesi öğretilebilir. Benzer şekilde, felçli uzuvları hareket ettirmek için sinyaller göndermek üzere hasarlı omurilik boyunca elektrotlar yerleştirilebilir. Bu teknoloji aynı zamanda bazı bireylerde görme yetisini değiştirmek veya yeniden sağlamak amacıyla görsel protezler için de kullanılıyor. 

Nöroprotezlerde amaç sadece motor fonksiyon kaybının taklit edilmesi değildir. Örneğin, bir yumurtayı elimize aldığımızda, beynimiz bize onu ezmememiz için ne kadar sıkı kavramamız gerektiğini söyler. Sharlene Flesher, Pittsburgh Üniversitesi'nden bu işlevi protez tasarımlarına entegre eden bir ekibin parçası. Flesher'in ekibi ayrıca beynin dokunma uyarısını "hisseden" veya algılayan bölgesini (somatosensoriyel korteks) hedef alarak, dokunma ve baskıyı modüle etmemizi sağlayan bir geri bildirim mekanizmasının benzerini yeniden yaratmayı umuyor. elin daha ince motor hareketleri. 

Fiesher şöyle diyor: "Üst ekstremitenin işlevini tamamen geri kazandırmak, çevreyle etkileşimde bulunmak için ellerimizi kullanmak ve bu ellerin neye dokunduğunu hissedebilmektir" ve "nesneleri gerçekten manipüle etmek için, Hangi parmakların temas halinde olduğunu, her parmağın ne kadar kuvvet uyguladığını bilin ve ardından bu bilgiyi bir sonraki hareketi yapmak için kullanın." 

Beynin uyarı gönderip aldığı gerçek voltajlar çok düşüktür; yaklaşık 100 milivolt (mV). Bu sinyallerin elde edilmesi ve güçlendirilmesi BCI araştırmalarında büyük bir anlaşmazlık noktası olmuştur. Elektrotları beyne veya omuriliğe doğrudan yerleştirmenin geleneksel yolu, kanama veya enfeksiyon gibi cerrahi prosedürlerin kaçınılmaz risklerini taşır. Öte yandan, elektroensefalogramlarda (EEG'ler) kullanılanlar gibi invaziv olmayan "nöral sepetler", "gürültü" nedeniyle sinyal alımını ve iletimini zorlaştırır. Kemikli kafatası sinyalleri yayabilir ve dış ortam alımı engelleyebilir. Üstelik bir bilgisayara bağlanmak, hareketliliği sınırlayan karmaşık kablolar gerektiriyor; bu nedenle çoğu BCI kurulumu şu anda laboratuvar ortamının sınırları dahilinde. 

Flesher, bu sınırlamaların klinik uygulamaları bu gelişmelere erişimi olan belirli bir popülasyonla da sınırladığını kabul ediyor. Farklı alanlardan daha fazla araştırmacının katılımının kalkınmayı teşvik edebileceğine ve belki de bu engellere yenilikçi çözümler getirebileceğine inanıyor. 

"Yaptığımız iş, diğerlerini bu teknolojiyi keşfetme konusunda heyecanlandırmalı...çeşitli alanlardaki uzmanların aynı amaç doğrultusunda çalışması, hastalara en iyi çözümleri sunmanın çok daha hızlı bir yoludur." 

Aslına bakılırsa araştırmacılar ve tasarımcılar, yalnızca bu sınırlamaların üstesinden gelmek için değil, aynı zamanda halkın daha fazla ilgisini çeken yeni uygulamalar geliştirmek için BCI'yı daha derinlemesine araştırıyorlar. 

Laboratuvardan çıkıp oyuna girin 

Boston merkezli Neurable, Michigan Üniversitesi'nde öğrenci girişimi olarak kurulduğu günden bu yana, BCI teknolojisine farklı bir yaklaşım keşfederek büyüyen BCI alanında en görünür oyunculardan biri haline geldi. Neurable, kendi donanımını oluşturmak yerine, beyinden gelen sinyalleri analiz etmek ve işlemek için algoritmalar kullanan özel bir yazılım geliştirdi.  

CEO ve kurucu Dr. Ramses Alcaide, "Neurable'da beyin dalgalarının nasıl çalıştığını yeniden anladık" diye açıklıyor. "Artık bu sinyalleri standart EEG kurulumlarından elde edebiliyoruz ve bunu, yüksek hız ve doğruluk seviyelerinde doğru sinyalleri bulmak için gürültüyü ortadan kaldırmak üzere öğrenme algoritmalarımızla birleştirebiliyoruz." 

Alcaide'a göre bir diğer doğal avantaj, yazılım geliştirme kitlerinin (SDK) platformdan bağımsız olmasıdır, bu da herhangi bir uyumlu yazılıma veya cihaza uygulanabileceği anlamına gelir. 'Araştırma laboratuvarı' kalıbından bu ayrılma, şirketin BCI teknolojisinin nerede ve nasıl uygulanabileceğine dair olasılıkları ortaya çıkarmak için aldığı bilinçli bir iş kararıdır. 

"Tarihsel olarak BCI'lar laboratuvarlarda yer alıyordu ve bizim yaptığımız şey herkesin yararlanabileceği bir ürün yaratmak; çünkü SDK'larımız tıbbi olsun ya da olmasın her türlü kapasitede kullanılabiliyor." 

Bu potansiyel zincirlerden kurtulma, BCI teknolojisini birçok uygulamada çekici kılıyor. Kolluk kuvvetleri veya itfaiyecilik gibi tehlikeli mesleklerde, gerekli tehlike olmadan gerçek hayat senaryolarını simüle etmek, eğitim süreci için çok değerli olabilir. 

Oyun alanındaki potansiyel ticari uygulama da büyük heyecan yaratıyor. Oyun tutkunları şimdiden duyusal ortamın gerçeğe olabildiğince yakın olduğu sanal bir dünyaya tamamen dalmanın hayalini kuruyor. Oyuncular, el kumandası olmadan sanal bir ortamda komutları yerine getirmeyi "düşünebilir". En sürükleyici oyun deneyimini yaratma yarışı, birçok şirketi BCI'ın ticari olanaklarını incelemeye sevk etti. Neurable, geleceği ticari BCI teknolojisinde görüyor ve kaynaklarını bu gelişim yoluna ayırıyor. 

Alcaide, "Teknolojimizi mümkün olduğunca çok sayıda yazılım ve donanım uygulamasına entegre edilmiş olarak görmek istiyoruz" diyor. "İnsanların yalnızca beyin aktivitelerini kullanarak dünyayla etkileşime girmelerine olanak tanıyan sloganımızın gerçek anlamı budur: Sınırların olmadığı bir dünya."