Brain-Computer Interfaces (BCI’s) Vooruitgang, Geeft Hoop aan Mensen met Neurologische Aandoeningen

De vraag naar brain-computer interfaces (BCI’s) blijft toenemen. BCI’s lijken misschien sciencefiction, maar het onderzoek en de ontwikkeling die in de huidige systemen zijn gestoken maken ze in staat tot enkele verbazingwekkende dingen. Deze apparaten stellen mensen in staat om met elektronische apparaten te communiceren met alleen gedachten. Opmerkelijk is dat een groep onderzoekers van Carnegie Mellon gelooft een manier te hebben ontdekt om de kwaliteit van BCI’s te verbeteren. Dit is wat u moet weten.

The studie, die is gepubliceerd in Nature Communications, introduceert een nieuwe methode om de prestaties van niet-invasieve BCI’s te verbeteren. De methode maakt gebruik van ultrasone golven om de gegevensoverdracht tussen wearables en de geest te verbeteren. Hierdoor hebben hun resultaten de hele gemeenschap enthousiast gemaakt.

Brain-Computer Interfaces (BCI’s)

Brain-computer interfaces zijn de natuurlijke evolutie van de interactie tussen mens en machine. Veel mensen zijn verbaasd te horen dat het eerste toetsenbord niet veel aandacht kreeg. De computerontwerpers waren meer gericht op andere taken dan op het creëren van een nieuwe manier om tekst in een machine in te voeren. Nu is interactie met machines een kernfocus geworden voor ontwikkelaars die deze momenten naadloos willen maken.

BCI-apparaten kunnen deze taak uitvoeren. Deze apparaten meten elektromagnetische pulsen in uw hersenen en vertalen deze pulsen naar acties. De beste systemen monitoren neurale circuits met behulp van niet-invasieve procedures zoals wearables. Het voordeel van deze technologie is dat hij goedkoop te produceren is, gemakkelijk te gebruiken, en iedereen kan profiteren van de functies.

Brain-Computer Interfaces Markt Staat Op Het Punt Om Te Stijgen

Volgens het meest recente Skyquest-rapport zal de BCI-markt een omzetstijging ervaren. De gegevens toonden aan dat de markt tegen 2030 zal groeien tot $6,18 miljard. Deze groei vertegenwoordigt een CAGR van 17,16% voor de komende jaren. Deze groei komt uit vele sectoren, waaronder een toenemend gebruik in de medische, gaming- en entertainmentindustrieën.

Dezelfde studie onthulde hoe AI en machine learning deze technologie naar nieuwe hoogten tillen. Deze algoritmen hebben systemen in staat gesteld meer te leren en de nauwkeurigheid te verbeteren. Het beste is dat hoe meer data er wordt ontvangen, hoe beter de prestaties. Consequent is de BCI-markt klaar voor serieuze groei.

Problemen met Brain-Computer Interfaces

Het BCI-concept klinkt op papier geweldig, maar het ontcijferen van hersengolven is veel moeilijker dan men zich zou voorstellen. Vooral wanneer je bedenkt dat het grootste deel van dit werk op een niet-invasieve manier moet worden uitgevoerd. Het publiek zou niet akkoord gaan met talloze gewonde patiënten met hersenchip-implanten die mislukken.

Niet-invasieve BCI’s zijn de beste optie. Ze zijn gemakkelijk te integreren en universeel beschikbaar voor zelfs ernstig gehandicapte personen. Tegenwoordig meten niet-invasieve BCI’s hersengolfactiviteit buiten de schedel. Deze extra laag van interferentie vermindert de nauwkeurigheid van deze apparaten aanzienlijk, wat leidt tot hogere foutpercentages vergeleken met invasieve opties.

Studie

De studie, “Transcranial focused ultrasound to V5 enhances human visual motion brain-computer interface by modulating feature-based attention,” onthult dat met ultrasoon gerichte neuromodulatie de hersencommunicatiecapaciteit met niet-invasieve BCI’s kan worden verbeterd. De onderzoekers wilden testen of transcraniële gerichte ultrasoon (tFUS) gecombineerd met high-density elektro-encefalografie (EEG) bronbeeldvorming (ESI) de prestaties kon verbeteren en de mogelijkheid kon bieden voor bidirectionele communicatie.

Onderzoekers

Het rapport werd gepresenteerd door Carnegie Mellon-onderzoekers onder leiding van Bin He. Zijn team heeft jaren besteed aan het onderzoeken, ontwikkelen en verbeteren van BCI-technologie. Specifiek zijn de onderzoekers gespecialiseerd in niet-invasieve BCI’s, waardoor ze de ideale groep zijn om deze studie uit te voeren.

Opmerkelijk is dat de studie aanzienlijke steun kreeg van de NIH’s The BRAIN Initiative en de Helping to End Addiction Long-term Initiative (NIH HEAL Initiative). Deze groepen leverden materiële en financiële ondersteuning om ervoor te zorgen dat de onderzoekers toegang hadden tot alle benodigde hulpmiddelen. De gegevens zullen nu worden gebruikt om een verscheidenheid aan broodnodige wetenschappelijke studies te bevorderen.

Test

De testfase van de studie introduceerde 25 proefpersonen die werden uitgerust met een op maat gemaakte EEG-cap. De cap was ontworpen om hersengolven vast te leggen en te registreren, die vervolgens naar een AI-algoritme worden gestuurd voor verwerking. Het systeem gebruikt deep learning-algoritmen om de golven te decoderen en de prestaties te verbeteren naarmate het meer ervaring opdoet.

De deelnemers hadden twee hoofdopdrachten. De eerste opdracht was het besturen van een robotarm. Alle proefpersonen konden de mechanische hand succesvol manipuleren met alleen hun gedachten. De volgende test liet deelnemers een BCI-speller gebruiken. Spellers worden vaak gebruikt door gehandicapte personen om de communicatie te verbeteren.

Resultaten

De resultaten van de studie waren onthullend. De deelnemers konden de robotarm moeiteloos manipuleren. Het AI-algoritme vertaalde en decodeerde succesvol hersenactiviteit naar relevante taken in realtime. Het apparaat codeerde vervolgens een terugsignaal, waardoor de persoon wist dat de taak voltooid was. Deze bidirectionele communicatie was een primeur voor deze technologie en markeert een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling.

De gegevens toonden aan dat tFUS de prestaties van EEG-wearables aanzienlijk verbeterde. De apparaten konden hersenactiviteit beter vastleggen, waardoor de fout in een BCI-speller taak ook werd verminderd. De hoogfrequente golven hielpen de theta- en alfa-activiteit te verhogen, de dorsale visuele verwerking en de verhoogde theta-neurale oscillatie. De latere signalen verbeterden de concentratie.

Bron – Carnegie Mellon

De BCI Speller Testresultaten

De BCI-speller testresultaten toonden aan dat deelnemers consequent het gewenste woord konden spellen wanneer een gefocuste ultrasone straal extern op de visuele cortex van de hersenen werd toegepast. Wetenschappers onderzochten hun resultaten en ontdekten dat de neuromodulatie de neurale betrokkenheid verbeterde, wat resulteerde in een hogere nauwkeurigheid. Deelnemers kunnen complexe woorden spellen, waaronder Carnegie Mellon, als onderdeel van de test. Consequent kan deze doorbraak het leven van miljoenen gehandicapte personen wereldwijd verbeteren.

Voordelen

Dit onderzoek kan de komende maanden serieuze voordelen opleveren. Ten eerste helpt hun studie om investeringen en onderzoek naar BCI-technologie verder te stimuleren. Het toetsenbord is hetzelfde gebleven sinds de introductie van de personal computer. BIC zou een enorme upgrade betekenen die de deur opent naar een nieuw tijdperk van technologie.

De onderzoekers hebben aangetoond hoe gerichte ultrasone neuromodulatie van de hersenen het vermogen verbetert om te communiceren met externe EEG-sensoren. Nu zal het team proberen meer miniatuurversies van hun technologie te maken die overal door iedereen kunnen worden gebruikt. Bovendien zal het AI-model zich uitbreiden naarmate er meer data wordt geïntroduceerd.

Toepassingsgeval

Er zijn veel toepassingsgevallen voor BCI-computerapparaten. Stel je voor dat je je smartphone alleen met je gedachten bedient. Voor de gemiddelde persoon lijkt deze taak tovenarij, maar de wetenschap is niet ver weg. Waar deze technologie een verschil maakt, is wanneer je de belangrijkste toepassingsgevallen onderzoekt:

Gezondheidszorg

Miljoenen mensen wereldwijd zijn gehandicapt en kunnen niet communiceren of complexe taken uitvoeren. De integratie van BCI’s met AI kan het leven voor deze personen veel eenvoudiger maken. Deze technologie zal worden gecombineerd met geautomatiseerde reisdiensten om de gemiddelde persoon in staat te stellen zich te verplaatsen en taken uit te voeren, ongeacht hun fysieke toestand. Voor mensen die lijden aan neurologische aandoeningen, is deze oplossing volkomen logisch.

Industrie

Er zijn eindeloze manieren waarop BCI’s industriële processen kunnen stroomlijnen. Deze protocollen helpen ingenieurs en andere vakmensen om in realtime waardevolle data te benaderen en te delen. Deze informatie wordt gecombineerd met krachtige AI-algoritmen om efficiëntie te verhogen en resultaten waar mogelijk te verbeteren.

Bedrijven die van dit Onderzoek Kunnen Profiteren

Voortdurend onderzoek naar BCI’s zal de adoptie van nieuwe technologieën in de toekomst stimuleren. Met name de eliminatie van technische barrières voor adoptie in de meeste industrieën zal werkelijkheid worden naarmate BCI’s meer verspreid raken. Voor nu zijn hier een paar bedrijven die verstandig gepositioneerd zijn nu de BCI-markt groeit.

1. Blackrock Neurotech

Blackrock Neurotech is een belangrijke speler in de BCI-sector. Het bedrijf heeft meerdere producten beschikbaar voor het publiek die BCI-technologie benutten. Het MoveAgain BCI-systeem is een door de FDA goedgekeurde oplossing die gehandicapte personen in staat stelt hun bewegingsbereik, communicatie en meer te verbeteren met behulp van BCI’s.

Blackrock Neurotech is gespecialiseerd in invasieve BCI-technologie. Deze kleine implantaten hebben een sterkere signaalsterkte en nauwkeurigheid dan niet-invasieve technieken omdat ze craniale interferentie vermijden. Het bedrijf biedt ook gehandicapte personen een product waarmee ze een muiscursor met hun gedachten kunnen bewegen. Al deze functies hebben het potentieel om het leven van miljoenen te verbeteren.

De Blackrock Neurotech-activa zijn in opkomst. Het bedrijf verkreeg zware financiering van USDT (TETHER) bij de lancering en heeft die gebruikt om zijn productaanbod en onderzoek te versterken. Het nieuwste product van het bedrijf heet Neurolace. Dit is een zeer gevoelig implantaat met meer dan 10.000 kanalen om een hogere precisie te bieden dan eerdere aanbiedingen.

2. Trimble

TRMB Prijsgrafiek

Trimble ziet BCI-technologie als een essentiële toevoeging aan het bouwproces. Het bedrijf is gespecialiseerd in producten die de architectuur-, engineering- en bouwindustrieën verbeteren. Het bedrijf introduceerde intelligente datasoplossingen en ging recentelijk een partnerschap aan met Neurable, met als doel nieuwe tools te introduceren die prestaties en productiviteit verhogen.

Het gebruik van BCI-wearables in deze industrie zal helpen bij het stroomlijnen van de creatie- en samenwerkingsinspanningen bij grote projecten. Het verbetert het vermogen van bouwers om complexe theorieën en concepten te communiceren. Het integreren van AR- en VR-oplossingen is slechts een van de manieren waarop engineering verandert. In de toekomst zullen AI-verbeterde ingenieurs de BCI-systemen gebruiken om nieuwe ontwerpen te bedenken die vervolgens naar simulaties gaan voor testing voordat ze worden goedgekeurd en gerealiseerd.

Trimble is een in de VS gevestigd software- en hardwareleverancier die een reputatie voor kwaliteit heeft opgebouwd. Het record en het aanbod van de fabrikant maken het een goede toevoeging aan elk portfolio. Bovendien heeft hun werk met BCI-technologie het potentieel om de industrie te verstoren.

Andere Opmerkelijke BCI-ontwikkelingen

Er zijn veel andere BCI-ontwikkelingen en projecten die het vermelden waard zijn. Deze technologische doorbraken blijven innovatie en adoptie stimuleren. Hier zijn enkele van de meest opvallende BCI-ontwikkelingen die recentelijk zijn gemaakt.

Chinese Militaire

Het Chinese leger heeft velen bezorgd gemaakt na het demonstreren van een nieuwe BCI-interface. De interface was gekoppeld aan een aap die het apparaat gebruikte om in realtime een mechanische arm succesvol te besturen. Opmerkelijk is dat de Chinese regering een grote voorstander is van BCI-technologie. In het verleden hebben ze de technologie geprezen als een uitstekende manier om geheugen, slaap, aandacht en andere hersenfuncties te verbeteren. Nu zal deze technologie hun strijders scherp houden.

Amerikaanse Militaire

Om niet achter te blijven, is het Amerikaanse leger betrokken geweest bij eigen BCI-experimenten. Eén studie liet soldaten robot-honden besturen met hun gedachten. De onderzoekers lieten een soldaat een mechanische hond via verschillende waypoints op een kaart sturen. De soldaat gebruikte het Microsoft (MSFT ) HoloLens-platform.

Dit is zeker niet de eerste poging van het Amerikaanse leger om de mogelijkheden van BCI’s te verkennen. In 2015 gaven de onderzoekers een gehandicapte vrouw de mogelijkheid een gesimuleerde F-35 te besturen met hersensignalen. Bijgevolg kan de oorlog in de toekomst meer mentaal zijn dan men zich voorstelt.

Toekomst van Brain-Computer Interfaces

Naarmate onderzoekers gevoeliger en effectievere apparaten en wearables voor het meten van hersengolven ontwikkelen, zullen de mogelijkheden van BCI’s verbeteren. In de toekomst zal signaalverwerking worden verbeterd naast geavanceerde AI-modellen die complexe hersenactiviteit gemakkelijk kunnen coderen. Hierdoor zal de dag niet meer ver weg zijn wanneer je simpelweg een pizza wilt, en voordat je het weet, heeft een drone een warme pizza bij je voordeur afgeleverd.

Brain-Computer Interfaces Kunnen de Wereld Veranderen

Als je kijkt naar het eindeloze potentieel van BCI’s, is het gemakkelijk om een toekomst voor te stellen waarin iedereen bijna supermenselijke krachten bezit. Stel je voor dat je met je gedachten communiceert, bouwt en ideeën deelt. Al deze taken en nog veel meer liggen binnen handbereik dankzij de voortdurende inspanningen van briljante ingenieurs zoals die van Carnegie Mellon

U kunt meer leren over spannende blockchain-projecten hier.