يمكن أن يساعد التدريب المستخدمين المصابين بالشلل الرباعي على تشغيل الكراسي المتحركة التي يتم التحكم فيها عن طريق العقل في المساحات الطبيعية المزدحمة

يمكن أن يساعد التدريب المستخدمين المصابين بالشلل الرباعي على تشغيل الكراسي المتحركة التي يتم التحكم فيها عن طريق العقل في المساحات الطبيعية المزدحمة

يمكن للكرسي المتحرك الذي يتم التحكم فيه بواسطة العقل أن يساعد الشخص المشلول على اكتساب قدرة حركية جديدة عن طريق ترجمة أفكار المستخدم إلى أوامر ميكانيكية. في 18 نوفمبر، أظهر الباحثون في مجلة iScience أنه بعد التدريب المطول، يمكن للمستخدمين المصابين بالشلل الرباعي تشغيل الكراسي المتحركة التي يتحكم فيها العقل في بيئة طبيعية مزدحمة.

لقد أظهرنا أن التعلم المتبادل لكل من المستخدم وخوارزمية واجهة الدماغ والآلة مهم للمستخدمين لتشغيل هذه الكراسي المتحركة بنجاح. يسلط بحثنا الضوء على وسيلة محتملة لتحسين التنفيذ السريري لتكنولوجيا واجهة الدماغ والآلة غير الغازية.

خوسيه ديل ر. ميلان، المؤلف المقابل للدراسة، جامعة تكساس في أوستن

قام ميلان وزملاؤه بتجنيد ثلاثة مصابين بالشلل الرباعي للدراسة الطولية. أكمل كل من المشاركين جلسات التدريب ثلاث مرات في الأسبوع لمدة 2 إلى 5 أشهر. ارتدى المشاركون قلنسوة تسجل نشاط الدماغ من خلال تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، والذي تم تحويله إلى أوامر ميكانيكية للكراسي المتحركة عبر جهاز واجهة بين الدماغ والآلة. طُلب من المشاركين التحكم في اتجاه الكرسي المتحرك من خلال التفكير في حركة أجزاء الجسم. وعلى وجه التحديد، كان عليهم أن يتذكروا تحريك كلتا يديهم للتوجه إلى اليسار وكلا القدمين للتوجه إلى اليمين.

في الجلسة التدريبية الأولى، كان لدى ثلاثة مشاركين مستويات مماثلة من الدقة - عندما تطابقت استجابات الجهاز مع أفكار المستخدمين - تتراوح بين حوالي 43% إلى 55%. على مدار التدريب، لاحظ فريق جهاز واجهة آلة الدماغ تحسنًا كبيرًا في الدقة للمشارك 1، الذي حقق دقة تزيد عن 95% في نهاية تدريبه. ولاحظ الفريق أيضًا زيادة في دقة المشارك 3 إلى 98% في منتصف تدريبه، قبل أن يقوم الفريق بتحديث جهازه بخوارزمية جديدة.

يرتبط التحسن الملحوظ في المشاركين 1 و3 بتحسن في تمييز السمات، أي h. قدرة الخوارزمية على التمييز بين نمط نشاط الدماغ المشفر لأفكار "الاتجاه يسارًا" ونمط نشاط الدماغ المشفر لأفكار "الاتجاه يمينًا". وجد الفريق أن التمييز الأفضل للميزات لم يكن فقط نتيجة للتعلم الآلي للجهاز، ولكن أيضًا للتعلم في أدمغة المشاركين. أظهر مخطط كهربية الدماغ (EEG) للمشاركين 1 و 3 تحولات كبيرة في أنماط موجات الدماغ حيث قاموا بتحسين دقة التحكم في العقل بالجهاز.

يقول ميلان: "نرى من نتائج تخطيط كهربية الدماغ (EEG) أن هذا الشخص قد عزز القدرة على تعديل أجزاء مختلفة من دماغه لإنتاج نمط واحد لـ "الاتجاه يسارًا" ونمط آخر لـ "الاتجاه يمينًا". "نحن نعتقد أن هناك عملية إعادة تنظيم قشرية حدثت نتيجة لعملية التعلم للمشاركين."

بالمقارنة مع المشاركين 1 و3، لم يكن لدى المشارك 2 أي تغييرات كبيرة في أنماط نشاط الدماغ طوال التدريب. زادت دقته بشكل طفيف فقط في الجلسات القليلة الأولى، لكنها ظلت مستقرة خلال الفترة المتبقية من التدريب. ويشير هذا إلى أن التعلم الآلي وحده لا يكفي للمناورة بنجاح مثل هذا الجهاز الذي يتم التحكم فيه بواسطة العقل، كما يقول ميلان

وفي نهاية التدريب، طُلب من جميع المشاركين قيادة كراسيهم المتحركة عبر غرفة مزدحمة بالمستشفى. كان عليهم التغلب على العوائق مثل مقسم الغرفة وأسرة المستشفيات، والتي تم إعدادها لمحاكاة البيئة الحقيقية. أكمل كل من المشاركين 1 و3 المهمة، بينما لم يكملها المشارك 2.

يقول ميلان: "يبدو أنه لكي يتمكن شخص ما من اكتساب تحكم جيد في واجهة الدماغ والآلة، مما يسمح له بتنفيذ أنشطة يومية معقدة نسبيًا مثل قيادة كرسي متحرك في بيئة طبيعية، فإن الأمر يتطلب إعادة تنظيم المرونة العصبية في قشرتنا الدماغية".

وسلطت الدراسة الضوء أيضًا على دور تدريب المستخدمين على المدى الطويل. على الرغم من أن المشارك 1 كان أداؤه ممتازًا في النهاية، إلا أنه عانى أيضًا في الجلسات التدريبية القليلة الأولى، كما يقول ميلان. تعد هذه الدراسة الطولية واحدة من أولى الدراسات التي قامت بتقييم التنفيذ السريري لتقنية واجهة الدماغ والآلة غير الغازية في المرضى المصابين بالشلل الرباعي.

بعد ذلك، يريد الفريق معرفة سبب عدم تجربة المشارك 2 لتأثير التعلم. ويأملون في إجراء تحليل أكثر تفصيلاً لإشارات الدماغ لكل مشارك لفهم اختلافاتهم والتدخلات المحتملة للأشخاص الذين يعانون من عملية التعلم في المستقبل.

تم دعم هذا العمل جزئيًا من قبل وزارة التعليم الإيطالية ومعهد تكنولوجيا المعلومات بجامعة بادوا.

مصدر:

الصحافة الخلية

مرجع:

تونين، L.، وآخرون. (2022) تعلم التحكم في الكرسي المتحرك الذي يتم التحكم فيه بواسطة مؤشر كتلة الجسم للأشخاص المصابين بالشلل الرباعي الشديد. iScience. doi.org/10.1016/j.isci.2022.105418.

.