Yale-team bygger hjerne-maskin-grensesnitt brukere lærer på under en time

Yale-forskere publiserte en studie i Nature Neuroscience som viser et ikke-invasivt hjerne-maskin-grensesnitt som brukere lærte å betjene på under en time.nature+1
Systemet bruker sanntids-fMRI for å kartlegge avatarbevegelse til hjernens naturlige geometriske struktur, eller "indre mangfoldighet", noe som akselererer læring.nature+1
Når kartlegginger brøt med hjernens geometri, kunne ikke deltakerne gjenvinne kontrollen, noe som tyder på at mangfoldighetsstrukturen fundamentalt begrenser BCI-læring.nature+1

Et team av forskere ved Yale University har bygget et ikke-invasivt hjerne-maskin-grensesnitt som lar brukere kontrollere en avatar i et virtual reality-spill ved kun å bruke hjerneaktivitet – og lære å gjøre det på under en time. Studien, publisert i Nature Neuroscience 9. juni, demonstrerer at det å tilpasse BCI-teknologi til hjernens naturlige geometriske struktur dramatisk kan akselerere læring.nature+1

Arbeide med hjernen, ikke mot den

Forskningen, ledet av Erica Busch og Nicholas Turk-Browne ved Yales psykologiske institutt, brukte funksjonell MR i sanntid for å la deltakere navigere i en virtuell verden ved å modulere hjerneaktivitet i regioner som støtter romlig navigasjon. Den sentrale innsikten var å utnytte det forskerne kaller hjernens "indre mangfoldighet" – den naturlig forekommende geometriske strukturen av nevral aktivitet, utvunnet ved hjelp av en datadiffusjonsprosess.pubmed.ncbi.nlm.nih+1

Når kartleggingen mellom hjerneaktivitetsmønstre og avatarbevegelse respekterte denne geometrien for indre mangfoldighet, gjenvant deltakerne raskt kontrollen etter forstyrrelser ved å reorganisere sin nevrale aktivitet innenfor mangfoldigheten. Når kartlegginger brøt med mangfoldighetsstrukturen, kunne ikke deltakerne lære å kontrollere avataren.nature+1

Implikasjoner for nevroteknologi

Funnene tyder på at mangfoldighetsgeometri er en fundamental begrensning for menneskelig læring av komplekse kognitive oppgaver i hjerneområder av høyere orden. For det voksende feltet for hjerne-maskin-grensesnitt peker resultatene mot en vei for å bygge enheter som fungerer med – snarere enn mot – hjernens naturlige informasjonsbehandlingsarkitektur.pubmed.ncbi.nlm.nih

"BCI-læring akselereres ved å utnytte den naturlig forekommende geometrien, eller indre mangfoldighet, av hjerneaktivitet," uttaler artikkelen i Nature Neuroscience. Arbeidet bygger på tidligere forskning som viser lignende mangfoldighetsbegrensninger hos ikke-menneskelige primater ved bruk av invasive BCI-er, men utvider prinsippet til mennesker ved bruk av ikke-invasiv nevroavbildning for første gang.squarespace+2

Studiens samarbeidspartnere inkluderer Guillaume Lajoie og Smita Krishnaswamy. Busch, som nylig fullførte sin doktorgrad ved Yale, vil begynne ved Vanderbilt University som førsteamanuensis i 2027.linkedin+1

Kilder (25)