Yale-team bygger hjärna-dator-gränssnitt som användare lär sig på under en timme

Ett team av forskare vid Yale University har byggt ett icke-invasivt hjärna-dator-gränssnitt som gör det möjligt för användare att styra en avatar i ett virtual reality-spel med enbart hjärnaktivitet – och lära sig att göra det på under en timme. Studien, som publicerades i Nature Neuroscience den 9 juni, visar att anpassning av BCI-teknik till hjärnans naturliga geometriska struktur dramatiskt kan påskynda inlärningen.nature+1

Arbeta med hjärnan, inte mot den

Forskningen, ledd av Erica Busch och Nicholas Turk-Browne vid Yales psykologiska institution, använde funktionell MR i realtid för att låta deltagare navigera i en virtuell värld genom att modulera hjärnaktivitet i regioner som stödjer rumslig navigering. Den centrala insikten var att utnyttja det forskarna kallar hjärnans "inre mångfald" – den naturligt förekommande geometriska strukturen av neural aktivitet, utvunnen med hjälp av en datadiffusionsprocess.pubmed.ncbi.nlm.nih+1

När mappningen mellan hjärnaktivitetsmönster och avatarrörelse respekterade denna geometri för inre mångfald, återfick deltagarna snabbt kontrollen efter störningar genom att omorganisera sin neurala aktivitet inom mångfalden. När mappningar bröt mot mångfaldens struktur kunde deltagarna inte lära sig att styra avataren.nature+1

Implikationer för neuroteknik

Resultaten tyder på att mångfaldens geometri är en fundamental begränsning för mänsklig inlärning av komplexa kognitiva uppgifter i hjärnområden av högre ordning. För det växande fältet för hjärna-dator-gränssnitt pekar resultaten mot en väg för att bygga enheter som fungerar med – snarare än mot – hjärnans naturliga informationsbehandlingsarkitektur.pubmed.ncbi.nlm.nih

"BCI-inlärning påskyndas genom att utnyttja den naturligt förekommande geometrin, eller inre mångfald, av hjärnaktivitet," konstaterar artikeln i Nature Neuroscience. Arbetet bygger på tidigare forskning som visar liknande begränsningar av mångfald hos icke-mänskliga primater med hjälp av invasiva BCI-er, men utvidgar principen till människor med hjälp av icke-invasiv neuroavbildning för första gången.squarespace+2

Studiens samarbetspartners inkluderar Guillaume Lajoie och Smita Krishnaswamy. Busch, som nyligen avslutade sin doktorsexamen vid Yale, kommer att börja vid Vanderbilt University som biträdande professor 2027.linkedin+1