「前例のない」レベルの制御により、手足を使わずに仮想クアッドコプターを操作できるようになります

四肢すべてが麻痺している四肢麻痺の研究参加者に外科的に設置されたブレイン コンピューター インターフェイスにより、反応しない指を動かすことを考えるだけで、仮想クアッドコプターを前例のないレベルで制御できるようになりました。

この技術では、手を親指と 2 対の指 (人差し指と中指、薬指と小指) の 3 つの部分に分割します。各パーツは上下左右に可動します。参加者が 3 つのグループを移動することを考えていると、場合によっては同時に、仮想クアッドコプターが反応し、仮想障害物コースを移動します。

これは、麻痺のある人たちに友人とゲームを楽しむ機会を提供すると同時に、リモートワークを実行する可能性を実証するためのエキサイティングな次のステップです。

「これは、指の動きに基づいたこれまでのどの機能よりも高度な機能です」と、UM の神経外科助教授マシュー ウィルシー氏は述べています。 生体医工学、そして新しい研究論文の筆頭著者 出版された 日記で 自然医学。この論文を生み出したテストは、ウィルシー氏がスタンフォード大学の研究者として在職中に実施されたもので、同大学には彼の共同研究者のほとんどが在籍している。

脳波計を使用してユーザーの頭の表面から信号を取得するなど、強化されたビデオ ゲームを可能にする非侵襲的なアプローチもありますが、EEG 信号は脳の広い領域からの寄与を組み合わせたものです。著者らは、高機能な細かい運動制御を回復するには、電極をニューロンの近くに配置する必要があると考えています。この研究では、脳波と比較して運動ニューロンから信号を直接読み取ることにより、ユーザーのクアッドコプターの飛行パフォーマンスが6倍向上したことが示されています。

インターフェースを準備するために、患者は脳の運動皮質に電極を配置する外科手術を受けます。電極は、頭蓋骨に固定され皮膚から出ている台座に配線されており、コンピュータへの接続が可能です。

「参加者が指を動かそうとしたり、 人工ニューラルネットワーク ウィルシー氏は、「シミュレーションで仮想指を制御する意図を解釈するため、仮想クアッドコプターを制御するための信号を送信します。」と述べました。

この研究は BrainGate2 の一環として実施されました 臨床試験では、これらの神経信号を機械学習と組み合わせて、神経損傷や疾患を持つ人々に外部デバイス制御の新しいオプションを提供する方法に焦点を当てました。この参加者が初めてスタンフォード大学の研究チームと協力し始めたのは、脊髄損傷により腕や脚が使えなくなってから数年後の2016年でした。彼はこの作品に貢献することに興味があり、特に飛行に興味を持っていました。

「クアッドコプターのシミュレーションは恣意的な選択ではなく、研究参加者は飛行に情熱を持っていたのです」と共著者でスタンフォード大学のコンピュータ科学者であるドナルド・アバンシノ氏は述べた。 「このプラットフォームは、参加者の飛行への欲求を満たしながら、複数の指の制御も示しました。」

共著者でライス大学の電気・コンピュータ工学の次期教授であるニシャル・シャー氏は、「指の制御は踏み台であり、最終的な目標は全身の動きの回復である」と説明した。

スタンフォード大学の神経外科教授で研究論文の共著者であるジェイミー・ヘンダーソン氏は、この研究の重要性はゲームを超えていると述べた。それは人間的なつながりを可能にします。

「人々は、食事、着替え、移動などの基本的な必需品である機能の回復に注目する傾向がありますが、それらはすべて重要です」と彼は言いました。 「しかし、多くの場合、レクリエーションや仲間とのつながりなど、人生の他の同様に重要な側面が軽視されます。人々はゲームをしたり、友達と交流したりしたいのです。」

コンピューターに接続して、考えるだけで仮想車両を操作できる人は、最終的にはさらに多くのことができるようになると彼は言います。

「脳制御で複数の仮想指を動かせるので、あらゆる種類のものに対して多要素制御スキームを構築できる」とヘンダーソン氏は語った。 「それは、CAD ソフトウェアの操作から音楽の作曲まで、あらゆることを意味する可能性があります。」