Ομάδα του Yale κατασκεύασε διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή που οι χρήστες μαθαίνουν σε λιγότερο από μία ώρα

Μια ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου Yale κατασκεύασε μια μη επεμβατική διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή που επιτρέπει στους χρήστες να ελέγχουν ένα avatar σε ένα παιχνίδι εικονικής πραγματικότητας χρησιμοποιώντας μόνο την εγκεφαλική τους δραστηριότητα — και να το μαθαίνουν σε λιγότερο από μία ώρα. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Nature Neuroscience στις 9 Ιουνίου, αποδεικνύει ότι η ευθυγράμμιση της τεχνολογίας BCI με τη φυσική γεωμετρική δομή του εγκεφάλου μπορεί να επιταχύνει δραματικά τη μάθηση.nature+1

Συνεργασία με τον εγκέφαλο, όχι εναντίον του

Η έρευνα, με επικεφαλής την Erica Busch και τον Nicholas Turk-Browne από το Τμήμα Ψυχολογίας του Yale, χρησιμοποίησε λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI) σε πραγματικό χρόνο για να επιτρέψει στους συμμετέχοντες να πλοηγηθούν σε έναν εικονικό κόσμο ρυθμίζοντας την εγκεφαλική δραστηριότητα σε περιοχές που υποστηρίζουν τη χωρική πλοήγηση. Η βασική διαπίστωση ήταν η αξιοποίηση αυτού που οι ερευνητές αποκαλούν «εγγενή πολλαπλότητα» (intrinsic manifold) του εγκεφάλου — τη φυσικά εμφανιζόμενη γεωμετρική δομή της νευρικής δραστηριότητας, η οποία εξάγεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία διάχυσης δεδομένων.pubmed.ncbi.nlm.nih+1

Όταν η χαρτογράφηση μεταξύ των προτύπων εγκεφαλικής δραστηριότητας και της κίνησης του avatar σεβόταν αυτή τη γεωμετρία της εγγενούς πολλαπλότητας, οι συμμετέχοντες ανέκτησαν γρήγορα τον έλεγχο μετά από διαταραχές, αναδιοργανώνοντας τη νευρική τους δραστηριότητα εντός της πολλαπλότητας. Όταν οι χαρτογραφήσεις παραβίαζαν τη δομή της πολλαπλότητας, οι συμμετέχοντες δεν μπορούσαν να μάθουν να ελέγχουν το avatar.nature+1

Επιπτώσεις για τη νευροτεχνολογία

Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η γεωμετρία της πολλαπλότητας αποτελεί θεμελιώδη περιορισμό στην ανθρώπινη εκμάθηση σύνθετων γνωστικών εργασιών σε εγκεφαλικές περιοχές ανώτερης τάξης. Για τον αναπτυσσόμενο τομέα των διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή, τα αποτελέσματα δείχνουν μια πορεία για την κατασκευή συσκευών που λειτουργούν με — και όχι εναντίον — της φυσικής αρχιτεκτονικής επεξεργασίας πληροφοριών του εγκεφάλου.pubmed.ncbi.nlm.nih

«Η μάθηση BCI επιταχύνεται με την αξιοποίηση της φυσικά εμφανιζόμενης γεωμετρίας, ή εγγενούς πολλαπλότητας, της εγκεφαλικής δραστηριότητας», αναφέρει το άρθρο στο Nature Neuroscience. Το έργο βασίζεται σε προγενέστερη έρευνα που έδειξε παρόμοιους περιορισμούς πολλαπλότητας σε μη ανθρώπινα πρωτεύοντα χρησιμοποιώντας επεμβατικά BCI, αλλά επεκτείνει την αρχή στους ανθρώπους χρησιμοποιώντας μη επεμβατική νευροαπεικόνιση για πρώτη φορά.squarespace+2

Στους συνεργάτες της μελέτης περιλαμβάνονται οι Guillaume Lajoie και Smita Krishnaswamy. Η Busch, η οποία ολοκλήρωσε πρόσφατα το διδακτορικό της στο Yale, θα ενταχθεί στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt ως επίκουρη καθηγήτρια το 2027.linkedin+1