장애인이 태블릿 장치를 제어할 수 있도록 하는 두뇌-컴퓨터 인터페이스

• 새로운 뇌-컴퓨터 인터페이스를 통해 마비 환자가 상용 전자 기기와 효과적으로 상호 작용할 수 있습니다.
• 커서 이동과 마우스 버튼 클릭만 생각하면 다양한 애플리케이션을 사용할 수 있습니다.
• 다른 앱을 사용하면서 1분 동안 22개의 '포인트 앤 클릭' 선택을 수행했습니다.

모바일 컴퓨팅 장치는 유비쿼터스 및 일상 생활의 중요한 부분이 되었지만 마비가 있는 사람들에게 사용하기 어렵습니다. 미국에서는 500만 명이 넘는 사람들이 일상 활동을 수행하는 능력을 제한하는 다양한 유형의 마비를 앓고 있습니다.

ALS와 같은 상태에서 환자는 결국 주변 환경과 효과적으로 의사 소통하는 모든 능력(언어 포함)을 잃을 수 있습니다. 지금까지 보조 기술 분야는 많은 도움이 되었습니다. 마비된 사람들이 범용 컴퓨터와 쉽게 상호 작용할 수 있도록 기능적 능력을 지속적으로 향상시켜 왔습니다.

최근 브라운 대학교의 연구원들은 장애가 있는 사람들이 마우스를 가리키고 클릭하는 것만으로 생각하는 것만으로도 태블릿 기기를 직접 조작할 수 있는 두뇌-컴퓨터 인터페이스를 선보였습니다. 연구원은 마비가 있는 3명의 참가자가 온라인 쇼핑, 가족과의 채팅 및 기타 태블릿 앱을 사용할 수 있는 실험을 수행했습니다.

BrainGate 인터페이스는 어떻게 작동합니까?

BrainGate 컨소시엄은 마비된 사람들(부상이나 질병으로 운동 능력을 상실한 사람)이 손을 움직이는 것만으로 생각하여 전자 기기를 제어할 수 있도록 신경 공학 및 신경 과학을 개선하기 위해 수년간 노력해 왔습니다.

Brain-Computer Interface는 운동 피질에 배치된 작은 센서를 사용하여 신경 활동을 캡처합니다. 그런 다음 신경 신호가 디코딩되어 외부 장비로 전송됩니다. 수년 동안 과학자들은 장애인이 로봇 팔과 팔다리를 제어할 수 있도록 유사한 기술을 사용해 왔습니다.

a) 설정 개략도 b) 트레일 124일부터 작업 타임라인 | 연구원 제공

지금까지 뇌파검사 기반의 Brain-Computer Interfaces는 맞춤법, 게임, 그림, 웹 브라우징을 제어하는 ​​기능을 보여주었지만 상용 스마트폰이나 태블릿과 같은 전자 기기에 대한 일반적인 제어 기능은 제공하지 못했습니다.

참조:PLOS | doi:10.1371/journal.pone.0204566 | 브라운 대학교

이 실험에서는 인터페이스에서 추출한 신경 신호를 무선 마우스로 작동하도록 설계된 블루투스 인터페이스로 전송했습니다. 그런 다음 이 가상 마우스를 Nexus 9 태블릿에 연결하고 3명의 마비된 참가자에게 특정 작업을 수행하도록 요청했습니다.

결과

사지마비가 있는 3명의 참가자는 태블릿 장치를 작동하기 위한 피질 내 뇌-컴퓨터 인터페이스의 일부로 운동 피질에 부착된 다중 전극 어레이를 가지고 있었습니다. 그들 중 2명은 수의근을 제어하는 ​​뉴런의 죽음을 유발하는 진행성 운동 뉴런 질환인 ALS를 앓고 있었습니다. 반면, 세 번째 참가자는 척수 손상을 입었습니다.

모든 참가자는 음악 스트리밍, 채팅, 이메일 및 소셜 네트워킹 앱을 포함한 여러 앱을 탐색할 수 있었습니다. 그들은 뉴스 애그리게이터를 스크롤하고 스트리밍 서비스를 검색하고 YouTube에서 콘텐츠를 검색하고 채팅과 이메일을 작성했습니다.

연구원 제공

그들은 다양한 애플리케이션을 사용하면서 1분 동안 22개의 '포인트 앤 클릭' 선택을 수행했습니다. 텍스트 앱에서는 텍스트 인터페이스를 통해 분당 30자의 속도로 입력할 수 있었습니다.

멀티터치, 제스처, 길게 누르기와 같은 고급 커서 기능은 이 연구에서 구현되지 않았지만 저자는 모든 참가자가 자신의 관심사와 취미를 탐색하기 위해 인터페이스를 얼마나 빨리 사용했는지 보고 기뻤습니다.

읽기:최초의 Brain-to-Brain 인터페이스를 통해 3명이 서로의 머리에 직접 생각을 공유할 수 있습니다.

이 연구는 또한 의료 제공자와 심각한 신경 장애를 가진 환자 간의 의사 소통을 위한 새로운 문을 열 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이것은 환자와 간병인 간의 상호 작용과 이해를 더욱 향상시킬 수 있습니다.