Cognixionin aivoja tarkkailevat kuulokkeet mahdollistavat nesteyhteyden vaikeavammaisille

Monista Turhautuneisuus vakavasta motorisesta vajaatoiminnasta, kommunikointivaikeudet on varmasti yksi pahimpia. Teknologiamaailma ei ole tarjonnut paljon apua niille, jotka kärsivät sellaisista asioista kuin locked-in-oireyhtymä, ALS ja vakavat aivohalvaukset, mutta startup Tuntemus Tavoitteena on uusi aivojen seurantamuoto, joka yhdessä nykyaikaisen käyttöliittymän kanssa voisi tehdä puheesta ja vuorovaikutuksesta paljon yksinkertaisempaa ja nopeampaa.

Yrityksen Cognixion One -kuulokkeet seuraa aivojen toimintaa tarkasti siten, että käyttäjä voi ohjata kohdistinta, joka näkyy visiirissä, kuten heads-up-näytössä, useisiin suuntiin tai valita useista valikoista ja vaihtoehdoista. Fyysistä liikettä ei tarvita, ja Alexan kaltaisten nykyaikaisten äänirajapintojen avulla käyttäjä voi paitsi kommunikoida tehokkaasti, myös käyttää vapaasti kaikenlaista tietoa ja sisältöä, jota useimmat pitävät itsestäänselvyytenä.

Mutta se ei ole ihmekone, eikä se ole hopealuoti. Näin se alkoi.

Vuosikymmeniä vanhan aivotekniikan uudistaminen

Jokaisella, jolla on liikuntarajoitteinen, on erilaiset tarpeet ja kyvyt, ja moniin näistä tarpeista on olemassa erilaisia ​​aputekniikoita. Mutta monet näistä tekniikoista ja rajapinnoista ovat vuosia tai vuosikymmeniä vanhoja - lääketieteellisiä laitteita, joita ei ole päivitetty älypuhelinten ja nopeiden matkapuhelinyhteyksien aikakaudeksi.

Jotkut vanhimmista liitännöistä ovat valitettavasti sellaisia, joita käyttävät ihmiset, joilla on vakavimmat rajoitukset: ne, joiden liikkeet rajoittuvat päähän, kasvoihin, silmiin - tai jopa yhteen silmäluomeen, kuten Jean-Dominique Bauby, kuuluisan kirjan tekijä Sukelluskello ja perhonen. "

Yksi työkalulaatikon työkaluista on elektroencefalogrammi eli EEG, johon sisältyy toiminnan havaitseminen aivoissa päänahan laastareiden kautta, jotka tallentavat sähköisiä signaaleja. Mutta vaikka ne ovat hyödyllisiä lääketieteessä ja tutkimuksessa monin tavoin, EEG: t ovat meluisia ja epätarkkoja - enemmän aktiivisten aivojen alueiden löytämiseen kuin esimerkiksi aistikortin alialueelle tai vastaavaan. Ja tietysti sinun on käytettävä elektrodilla (usein rasvainen johtavalla geelillä) varustettua suihkusuojusta - se ei ole sellainen asia, jota kukaan haluaa tehdä yli tunnin ajan, saati koko päivä joka päivä.

Silti kognitio on usein heikentynyt niidenkin joukossa, joilla on syvin fyysinen vamma - kuten EEG-tutkimukset ovat todellakin auttaneet osoittamaan. Se sai Cognixionin perustajajäsenen ja toimitusjohtajan Andreas Forslandin kiinnostumaan kunnianarvoisen tekniikan uusista mahdollisuuksista: "Voisiko EEG: tä käyttävä aivojen ja tietokoneiden käyttöliittymä olla toimiva viestintäjärjestelmä?"

Ensimmäistä kertaa hän käytti EEG: tä aputarkoituksiin tutkimuksessa noin viisi vuotta sitten. He etsivät vaihtoehtoisia menetelmiä antaa henkilön ohjata näytön kohdistinta, muun muassa kiihtyvyysanturia pään liikkeiden havaitsemiseksi, ja yritti integroida EEG-lukemia toisena signaalina. Mutta se ei ollut kaukana läpimurrosta.

Hän juoksi vaikeudet alas: ”Vain luku -järjestelmässä EEG: n nykyinen käyttö ei ole hyvä; muilla kuulokkeilla on hidas näytetaajuus, eivätkä ne ole riittävän tarkkoja reaaliaikaiselle käyttöliittymälle. Parhaat BCI: t ovat laboratoriossa, kytkettynä märiin elektrodeihin - se on sotkuinen, se ei todellakaan ole käynnistin. Joten miten toistamme sen kuivilla, passiivisilla elektrodeilla? Yritämme ratkaista täällä erittäin vaikeita suunnitteluongelmia. "

Rajoitukset, jotka Forsland ja hänen kollegansa löysivät, eivät koskeneet niinkään itse EEG: tä kuin tapaa, jolla se toteutettiin. Tämän tyyppinen aivojen seuranta on tarkoitettu diagnoosiin ja tutkimukseen, ei reaaliaikaista palautetta. Se olisi kuin veisi traktori vetokilpailuun. EEG: t eivät vain toimi useiden aivojen alueiden hitaan ja perusteellisen tarkistuksen kanssa, joka voi kestää useita sekunteja, vaan sen tuottama signaali analysoidaan päivätyillä tilastollisilla menetelmillä. Joten Cognixion aloitti kyseenalaistamalla molemmat käytännöt.

Skannauksen nopeuden parantaminen on monimutkaisempaa kuin anturien ylikellottaminen tai jotain muuta. Aivojen aktiivisuus on pääteltävä keräämällä tietty määrä tietoja. Mutta kyseiset tiedot kerätään passiivisesti, joten Forsland yritti tuoda siihen aktiivisen elementin: rytmisen sähköstimulaation, joka aivojen alueella heijastuu tavallaan, mutta muuttui hieman sen tilasta riippuen - melkein kuin kaiku.

He havaitsevat nämä signaalit mukautetulla kuuden EEG-kanavan joukolla visuaalisen aivokuoren alueella (ylös ja ympäri pään takaosaa) ja käyttävät koneoppimismallia tulevien tietojen tulkintaan. Konvoluutioisen hermoverkon käyttäminen paikallisesti iPhonessa - mikä ei ollut oikeastaan ​​mahdollista pari vuotta sitten - järjestelmä voi paitsi kiusata signaalia lyhyessä järjestyksessä, myös tehdä tarkkoja ennusteita, mikä nopeuttaa ja sujuvoittaa vuorovaikutusta.

Tuloksena on alle sekunnin viive 95-100 % tarkkuudella langattomissa kuulokkeissa, jotka toimivat matkapuhelimella. "Nopeus, tarkkuus ja luotettavuus ovat saavuttamassa kaupallista tasoa - voimme vastata luokkansa parhaisiin nykyiseen EEG-paradigmaan", Forsland sanoi.

Tohtori William Goldie, kliininen neurologi, joka on käyttänyt ja tutkinut EEG: itä ja muita aivojen seurantatekniikoita vuosikymmenien ajan (ja joka on vapaaehtoisesti auttanut Cognixionia kehittämään ja testaamaan kuulokkeita), tarjosi positiivisen arvion tekniikasta.

"On ehdottomasti todisteita siitä, että aivoaaltotoiminta reagoi ajattelumalleihin ennustettavalla tavalla", hän totesi. Tämän tyyppistä stimulaatiota ja vastetta tutkittiin vuosia sitten. ”Se oli kiehtovaa, mutta tuolloin se oli tavallaan mysteerimaagisessa maailmassa. Nyt se nousee uudelleen näiden erityistekniikoiden ja nykypäivän tietokoneistamisen avulla. Minulle se on alue, joka avautuu tavalla, joka mielestäni kliinisesti voi olla dramaattisesti tehokasta. "

BCI, tapaa käyttöliittymä

Ensimmäinen asia, jonka Forsland kertoi minulle, oli "Olemme käyttöliittymäyritys". Ja jopa sellainen askel eteenpäin hermorajapinnoissa, kuten hän myöhemmin kuvasi, ei tarkoita mitään, ellei sitä voida soveltaa käsillä olevaan ongelmaan: autetaan ihmisiä, joilla on vaikea motorinen vajaatoiminta, ilmaisemaan itseään nopeasti ja helposti.

Surullista sanoa, että ei ole vaikea kuvitella parantavansa "kilpailua", kuten puhallus- ja puhallusputket ja kytkimet, joiden avulla käyttäjät voivat vaivattomasti siirtää kohdistinta oikealle, hieman oikealle, ylös, ylös, hieman lisää, ja napsauta sitten: kirje! Katseentunnistus on tietysti iso parannus tähän, mutta se ei ole aina vaihtoehto (silmät eivät aina toimi niin hyvin kuin haluaisivat) ja parhaat silmänseurantaratkaisut (kuten Tobii Dynavox -tabletti) eivät ole kannettavia.

Miksi näiden liitäntöjen ei pitäisi olla yhtä moderneja ja sujuvia kuin mikään muu? Tiimi aloitti käyttöliittymän tekemisen tämän ja seuraavan sukupolven EEG-ominaisuuksiensa mielessä.

Heidän ratkaisunsa ottaa pienen osan vanhasta paradigmasta ja yhdistää ne nykyaikaisiin virtuaalisiin avustajiin ja säteittäiseen suunnitteluun, joka priorisoi nopeat vastaukset ja yleiset tarpeet. Kaikki toimii iPhonen sovelluksessa, jonka näyttö heijastuu visiiriin, joka toimii HUD: na ja ulospäin suuntautuvana näyttönä.

Helposti ulottuvilla, ei sanoa yhtään ajatusta, mutta ainakin hetken keskittymistä tai pään kallistusta, arkiset kysymykset ja vastaukset - kyllä, ei, kiitos jne. Sitten on paikkoja, joihin valmisteltu puhe voidaan laittaa - nimet , valikkotilaukset ja niin edelleen. Ja sitten on näppäimistö, jossa on sana- ja lausetason ennakointi, joka mahdollistaa yleisten sanojen syöttämisen kirjoittamatta niitä ulos.

"Olemme testanneet järjestelmää ihmisten kanssa, jotka luottavat kytkimiin, ja kahden valinnan tekeminen voi kestää 30 minuuttia. Laitimme kuulokemikrofoniin henkilöä, jolla oli aivohalvaus, ja hän kirjoitti nimemme ja osui peliin 2 minuutissa ", Forsland sanoi. "Se oli naurettavaa, kaikki itkivät."

Goldie totesi, että oppimiskäyrässä on jotain. ”Kun laitoin sen päälle, huomasin, että se tunnistaa mallit ja seuraa niitä, mutta se myös opetti malleja minulle. Harjoittelet järjestelmää, ja se kouluttaa sinua - se on palautesilmukka. "

"Voin olla äänekkäin henkilö huoneessa"

Yksi henkilö, joka on pitänyt sitä erittäin hyödyllisenä, on Chris Benedict, DJ, julkinen puhuja ja vammaisten puolestapuhuja jolla itsellään on dyskineettinen aivovamma. Se rajoittaa hänen liikkeitä ja kykyään puhua, mutta ei estä häntä pyörittelemästä (digitaalisia) levyjä eri tilaisuuksissa tai selittämästä kokemuksiaan kuulokkeista sähköpostitse. (Ja voit nähdä hänen esittelevän sitä henkilökohtaisesti yllä olevassa videossa.)

"Vaikka se ei ole työkalu, jota tarvitsisin koko ajan, se on ehdottomasti hyödyllinen viestinnän avuksi", hän kertoi minulle. ”Varsinkin kun minun on reagoitava nopeasti tai olen jonnekin meluisaa, mitä tapahtuu usein, kun olet DJ. Jos käytän sitä Bluetooth-kaiuttimen kanssa, voin olla huoneen äänekkäin henkilö. " (Hänellä on aina kaiutin käsillä, koska "et koskaan tiedä, milloin tarvitset musiikkia.")

Kuulokemikrofonin tarjoamat edut antavat jonkinlaisen käsityksen siitä, mitä nykyisestä aputekniikasta puuttuu (ja mitä monet ihmiset pitävät itsestäänselvyytenä).

”Voin käyttää sitä kommunikointiin, mutta samalla voin saada silmäkosketuksen puhuvan henkilön kanssa visiirin takia. Minun ei tarvitse tuijottaa näyttöä minun ja jonkun muun välillä. Tämä todella auttaa minua olemaan yhteydessä ihmisiin ”, Benedict selitti.

"Koska se on kuulokemikrofoni, jonka ei tarvitse olla huolissani pääsemästä sisään ja ulos paikoista, tuoliini ei ole lisätty ylimääräistä irtotavaraa, että minun on huolehdittava vahingoittumisesta oviaukossa. Myös kuulokemikrofoni on tasapainossa, joten se ei saa päätäni nojaamaan taaksepäin tai eteenpäin tai painamaan niskaani alas ”, hän jatkoi. "Kun asetin sen käyttämään ensimmäistä kertaa, se sai minut kalibroimaan, ja se mitasi henkilökohtaisen liikealueeni, joten näppäimistö ja valinnat sopivat ruudulle nimenomaan minulle. Se voidaan myös kalibroida milloin tahansa, mikä on tärkeää, koska liikkumisalueeni ei ole joka päivä sama. "

Alexa, joka on ollut erittäin hyödyllinen ihmisille, joilla on erilaisia ​​vammoja sen alhaisen hinnan ja monenlaisten yhteensopivien laitteiden vuoksi, on myös osa Cognixion-käyttöliittymää, mitä Benedict arvostaa, kun hän on itse ottanut järjestelmän käyttöön älykotia ja muita tarkoituksia varten. "Muiden järjestelmien kanssa tätä ei voi tehdä, tai jos se on vaihtoehto, se on todella monimutkaista", hän sanoi.

Seuraavat vaiheet

Kuten Benedict osoittaa, on ihmisiä, joille Cognixionin kaltaisella laitteella on paljon järkeä, ja toivon, että se otetaan käyttöön osana välttämättömän monimuotoista aputeknologian ekosysteemiä.

Forsland sanoi, että yhtiö tekee tiivistä yhteistyötä yhteisön kanssa, käyttäjistä kliinisiin neuvonantajiin, kuten Goldie, ja muihin asiantuntijoihin, kuten puheterapeutteihin, jotta One-kuulokemikrofoni olisi mahdollisimman hyvä. Mutta este, kuten niin monien tämän luokan laitteiden kohdalla, on se, miten se todella laitetaan ihmisten päähän - taloudellisesti ja logistisesti.

Cognixion hakee FDA: n selvitystä saadakseen kuulokemikrofonin kustannukset - jotka puhelimen virralla eivät ole yhtä korkeat kuin integroidulla näytöllä ja prosessorilla - vakuutettu. Mutta sillä välin yhtiö työskentelee kliinisten ja yrityslaboratorioiden kanssa, jotka tekevät neurologista ja psykologista tutkimusta. Paikat, joista saatat löytää tavallisen, hankalan EEG-asennuksen, toisin sanoen.

Yhtiö on kerännyt rahoitusta ja etsii lisää (laitteistokehitys ja lääketieteelliset toimet eivät ole halpoja), ja se on myös kerännyt useita apurahoja.

Cognixion One -kuulokkeet saattavat vielä olla muutaman vuoden päässä laajemmasta käytöstä (FDA:lla ei ole koskaan kiirettä), mutta tämä antaa yritykselle aikaa kehittää laitetta ja sisällyttää uusia edistysaskeleita. Toisin kuin monet muut apulaitteet, kuten kytkin tai joystick, tämä on suurelta osin ohjelmistorajoitettu, mikä tarkoittaa, että paremmat algoritmit ja käyttöliittymätyö parantavat sitä merkittävästi. Vaikka monet odottavat, että Neuralinkin kaltaiset yritykset luovat aivojen ja tietokoneiden välisen rajapinnan nykyaikaa varten, Cognixion on jo tehnyt sen ihmisryhmälle, jolla on paljon enemmän hyötyä siitä.

Voit oppia lisää Cognixion One -kuulokkeista ja tilata uusimmat täällä.

Lähde: https://techcrunch.com/2021/05/04/cognixions-brain-monitoring-headset-enables-fluid-communication-for-people-with-severe-disability/