Хонінг нейрофідбеку, щоб перетворити думки на дії

Нові досягнення в техніці нейрофідбеку та інтерфейси мозок-комп’ютер просунули довгий шлях до того, щоб наукова фантастика стала реальністю для людей з травмами мозку, психічними та неврологічними розладами.

Дослідники кажуть, що нова технологія дозволяє людині зменшити співвідношення сигнал / шум мозкової діяльності, що лежить в основі наших думок, що дозволяє поліпшити ясність думок.

Стівен Лаконте, доктор філософії, доцент Науково-дослідного інституту штату Вірджинія Тех Каріліон та його колеги вдосконалили функціональну магнітно-резонансну томографію в режимі реального часу. Ця відносно нова технологія може перетворити думку на дію, переносячи неінвазивні виміри активності мозку людини в сигнали, що керують фізичними пристроями та комп'ютерними дисплеями.

Що найважливіше, для кінцевої мети лікування розладів мозку, ця елементарна форма читання розуму забезпечує нейровідклик.

"Наш мозок контролює відверті дії, які дозволяють нам безпосередньо взаємодіяти з навколишнім середовищем, чи то маханням рукою, чи співом арії", - сказав Лаконте. "З іншого боку, приховану розумову діяльність - наприклад, візуальні образи, внутрішню мову чи спогади про минуле - інші не можуть спостерігати, і це не обов’язково перетворюється на дії у зовнішньому світі".

Але, додав Лаконте, інтерфейси мозок-комп'ютер тепер дозволяють нам прослуховувати раніше не виявлені розумові дії.

В недавньому дослідженні вчені використовували функціональну магнітно-резонансну томографію в режимі реального часу для цілого мозку, щоб зрозуміти нейронні основи управління інтерфейсом мозок-комп'ютер.

Дослідницька група попросила два десятки досліджуваних контролювати візуальний інтерфейс, мовчки підраховуючи цифри на швидких і повільних швидкостях.

Для половини завдань випробуваним було наказано використовувати свої думки для управління рухом голки на приладі, який вони спостерігали; для інших завдань вони просто спостерігали за голкою.

Вчені виявили ефект зворотного зв'язку, який, за словами Лаконте, він довгий час підозрював: суб'єкти, які контролювали голку, досягли кращого відношення сигнал / шум цілого мозку, ніж ті, хто просто спостерігав за рухом голки.

"Коли випробовувані виконували завдання підрахунку голосів без зворотного зв’язку, вони робили досить гарну роботу", - сказав Лаконте.

«Але коли вони робили це зі зворотним зв’язком, ми спостерігали збільшення відношення сигнал / шум у всьому мозку. Ця покращена чіткість може означати, що сигнал загострюється, шум падає або і те, і інше. Я підозрюю, що мозок стає менш шумним, що дозволяє суб'єкту зосередитися на вирішенні завдання ".

Вчені також виявили, що акт управління інтерфейсом комп'ютер-мозок привів до підвищеної точності класифікації, що відповідало покращенню співвідношення сигнал / шум у цілому мозку.

Це покращене співвідношення сигнал / шум, додав Лаконте, має наслідки для реабілітації мозку.

"Коли люди, які проходять сканування мозку в режимі реального часу, отримують зворотний зв'язок щодо власних моделей мозкової діяльності, вони можуть розробити способи здійснення більш широкого контролю над своїми психічними процесами", - сказав Лаконте.

“Це, у свою чергу, дає їм можливість допомогти у власному зціленні. Зрештою, ми хочемо використати цей ефект, щоб знайти кращі способи лікування травм мозку та психічних та неврологічних розладів ".

"Лікар. Відкриття Лаконте являє собою важливий етап у розробці неінвазивних підходів до візуалізації мозку, що мають потенціал для нейрореабілітації », - сказав доктор філософії Майкл Фрідландер, лікар-нейролог, який спеціалізується на пластиці мозку.

«Це дослідження має наслідки для людей, чий мозок був пошкоджений, наприклад, через травматичну травму чи інсульт, способами, що впливають на рухову систему - як вони ходять, рухаються рукою або говорять, наприклад.

"Лікар. Інновації LaConte з функціональною візуалізацією мозку в режимі реального часу допомагають створити основу для майбутнього, захопити приховану мозкову діяльність і створити кращі комп'ютерні інтерфейси, які можуть допомогти людям перекваліфікувати власний мозок ".

Джерело: Virginia Tech