Kaliforniya Universitetinin Davis tədqiqatçıları nitq motor korteksindən gələn sinir siqnallarından istifadə edərək kompüter kursorunu idarə etməyə və klik etməyə imkan verən beyin-kompüter interfeysi (BCI) hazırlayıblar. Yanal amiotrofik skleroz (ALS) olan bir iştirakçı şəxsi iş masası kompüterinə və mətn daxilinə müstəqil nəzarət daxil olmaqla, gündəlik həyat fəaliyyəti üçün interfeysdən istifadə etdi.

İnsult və ya ALS kimi nevroloji xəstəliklər beyindən əzələlərə gedən yolu kəsərək hərəkət və ünsiyyət itkisinə səbəb ola bilər. ALS tədricən yuxarı və aşağı motor neyron yollarını məhv edir, idrakı qoruyur, lakin bütün dörd əzada iflic və əhəmiyyətli nitq pozğunluğuna səbəb olur.

Beyin-kompüter interfeysləri beyindən birbaşa sinir siqnallarını oxuyaraq və istifadəçinin adından çıxış istehsal edərək hər hansı pozulmalardan yan keçərək kortikal implantasiya edilmiş cihazlardır. Bir çox BCI , əl və qol hərəkətləri ilə əlaqəli beyin bölgəsi olan dorsal motor korteksindəki sinir fəaliyyətinə əsaslanırdı . Siqnallar deşifrə edildikdə, istifadəçilər əzaların hərəkətinə cəhd edərək və ya təsəvvür edərək kursoru hərəkət etdirə bilərlər.

Bunun əksinə olaraq, nitq BCI-ləri sinir siqnallarının üz hərəkətləri və nitq artikulyasiyası ilə əlaqəli olduğu ventral presentral girusa əsaslanır. Bu bölgədən olan neyron siqnalların şifrəsini açmaq sürətli, nitqə əsaslanan ünsiyyəti təmin edir, lakin ümumi kompüter naviqasiyasını və ya hərəkətə nəzarəti dəstəklədiyi göstərilməyib.

Həm dorsal, həm də ventral nahiyələrə implantasiya ideal olardı, lakin cərrahi cəhətdən qeyri-mümkün və ya qeyri-mümkün hesab olunur. Nəticədə, istifadəçilər və klinisyenler kursor nəzarəti və nitqin dekodlanması arasında seçim etməlidirlər.

Journal of Neural Engineering jurnalında dərc olunan “Nitq motor korteksi BCI kursoru idarə etməyə və klik etməyə imkan verir” adlı araşdırmada tədqiqatçılar nitq motor korteksindəki sinir fəaliyyətinin həm kursorun idarə olunmasını, həm də tək implant sahəsi ilə nitqin dekodlanmasını dəstəkləyə biləcəyini yoxlamaq üçün tək iştirakçılı bir nümunə araşdırması apardılar.

ALS xəstəsi olan bir iştirakçı, dörd ayağının hamısında iflic olan və aydın danışmaqda çətinlik çəkən 45 yaşlı kişi tədqiqatda iştirak edib. Bütün seanslar iştirakçının evində keçirildi.

Dörd 64 elektrodlu serial iştirakçının ventral presentral girusuna cərrahi olaraq implantasiya edildi. Elektrod hədəflənməsi əməliyyatdan əvvəl MRT və İnsan Konnektoru Layihəsi ilə kortikal uyğunlaşma ilə idarə olunurdu.

Sinir siqnalları 30 kHz seçmə sürətində əldə edildi və 250 ilə 5000 Hz arasında süzülmə diapazonu. Eşik keçidləri və sünbül zolağının gücü hər bir elektroddan hər millisaniyədə hesablanırdı. Bu xüsusiyyətlər daha sonra dekodlaşdırma sistemlərinə giriş kimi xidmət edən 512 ölçülü xüsusiyyət vektorlarının axını istehsal edərək 10 millisaniyəlik qutulara qruplaşdırıldı.

Sistemin performansını qiymətləndirmək üçün üç tapşırıq paradiqmasından istifadə edilmişdir : Radial8 Kalibrləmə, Şəbəkə Qiymətləndirməsi və Sinxron Danışıq və Kursor. Xətti sürət dekoderi kursorun hərəkətinə nəzarət edir, ayrıca xətti təsnifat klik hadisələrini deşifrə edir.

Dekoder parametrləri sürət üçün xətti reqressiya və aktiv nəzarət zamanı bir neçə saniyədən bir yenilənən çəkilərlə klik təsnifatı üçün logistik reqressiyadan istifadə etməklə davamlı olaraq yenidən kalibrlənmişdir .

İştirakçı sistemi işə saldıqdan sonra 40 saniyə ərzində sinir nəzarətindən istifadə edərək ilk hədəfini əldə etdiyi üçün kalibrləmə tez baş verdi.

Optimallaşdırılmış parametrlərlə sonrakı sessiyalar zamanı iştirakçı sistemdən kursoru yüksək effektivliklə idarə etmək üçün istifadə edib, orta hesabla saniyədə 2,90 bit. Əvvəlki seanslar saniyədə orta hesabla 1,67 bit olmaqla daha aşağı performans göstərdi. Hər hansı bir seansda qeydə alınan ən yüksək sürət saniyədə 3,16 bit olub. Saniyədə bir bit dəqiqədə bir neçə dəqiq seçim etmək qabiliyyətinə uyğundur, daha yüksək dəyərlər daha sürətli və daha dəqiq nəzarəti göstərir.

1263 ümumi sınaqda 1175 hədəf düzgün seçilib, bu da 93% dəqiqliyə uyğundur. Səksən səkkiz yanlış seçim baş verdi və sınaq müddəti bitdiyi üçün heç bir sınaq bitmədi. Müvəqqəti olaraq qeyri-aktiv edilmiş hədəflərdə altı klik qeydə alınıb və 23 klik istənilən hədəf sərhədindən kənarda baş verib.

Klik təsnifatı performansı bütün dörd elektrod massivində şansı aşdı. Yaxşı yerləşdirilən bir massiv kursorun dekodlanmasına ən çox töhfə verdi və tam massiv dekoderinin performansına yaxından uyğun gəldi.

Eyni vaxtda nitq və kursor nəzarətini əhatə edən seanslarda orta hədəf əldə etmə vaxtı 4,51 saniyəyə qədər artdı. Nitq olmadan şərtlər 3,37 ilə 3,51 saniyə arasında dəyişdi, bu, nitqin istehsalının iştirakçının kursoru idarə etmək qabiliyyətinə mane olduğunu, lakin ardıcıl hərəkətlərdə gecikmələrə səbəb olmadığını göstərir. Dekoder dizaynındakı təkmilləşdirmələr müdaxiləni azalda və gələcək istifadəni yaxşılaşdıra bilər.

Tək implant sahəsi müstəqil ev şəraitində həm kommunikasiya, həm də hesablama funksiyalarını dəstəkləyərək, multimodal BCI sistemlərinin mümkünlüyünə dair konsepsiyanın sübutunu təmin edirdi.

Koqnitiv cəhətdən bütöv, lakin əzalarını istifadə edə və danışa bilməyən xəstələr üçün həm kompüter kursorunun idarə edilməsini, həm də nitqin deşifrəsini təmin edən neyron interfeys mühüm ünsiyyət kanallarını, müstəqilliyi bərpa edə və həyat keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər.

Daha çox məlumat: Tyler Singer-Clark et al, Nitq motor korteksi BCI kursor idarəsini və kliklənməsini təmin edir, Neyron Mühəndisliyi Jurnalı (2025). DOI: 10.1088/1741-2552/add0e5 . bioRxiv DOI- də : 10.1101/2024.11.12.623096

Jurnal məlumatı: Neyron Mühəndislik Jurnalı , bioRxiv

© 2025 Science X Network