ממשקי נילי משנים במהירות את התחום של טכנולוגיות מסייעות, המציעים תקווה חדשה לאנשים עם מוגבלויות.מערכות אלה מאפשרות תקשורת ישירה בין המוח למכשירים חיצוניים, שיפור תחושת ההתגלמות והשליטה.על ידי מחיקת הפער בין כוונה אנושית לפעולה מכונה, ממשקים עצביים מבטיחים לשחזר לא רק תפקוד אלא גם תחושה עמוקה של בעלות על גפיים פרוטמיות, כסאות גלגלים, תקשורת ועזרה.

הבנת מחסומים

ממשקי נילי, המכונה לעתים קרובות ממשקי מחשב במוח (BCIs), הם מערכות שקוראות ופרשות אותות עצביים מהמוח, תרגם אותם לפקודות למכשירים חיצוניים.הם יכולים להיות מסווגים באופן רחב לסוגיים פולשניים ולא פולשניים. ממשקים פולשניים, כגון מיקרו-אלקטרוניקה מושתלים ישירות לתוך קליפת המוח, לספק אותות נאמנות גבוהה אבל דורשים ניתוח ארוך טווח סיכונים אלקטרו-אוויריים יותר, כמו חלופות איטיות (אופטיות), אך יותר, כגון הגבלת אותות איטיות יותר, אך יותר, כגון הגבלת אבטחה נמוכה יותר, אך יותר, אך יותר, כגון הגבלת אבטחה נמוכה יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, אך יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, אך יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, אך יותר, אך יותר, אך יותר, אך יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, אך יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, אך יותר, כגון רזולוציה נמוכה יותר, אך יותר, כגון רזולוציה אלקטרו-דלקתית יותר, אך יותר, 000 נמוכה יותר, אך יותר, 000) של קרינה נמוכה יותר, 000 יותר, 000 נמוכה יותר, 000).

ההתקדמות האחרונה בעיבוד אותות ולמידה של מכונה שיפרה באופן דרמטי את הביצועים של מערכות לא פולשניות לפני הספירה.לדוגמה, מערכות EEG בעלות 128 או יותר ערוצים יכולים כעת לפענח כוונות מוטוריות מורכבות עם דיוק מתקרב כי של כמה מערכות בהגדרות מבוקרות.בנוסף, גישות היברידיות המשלבות EEG עם פונקציונליות ליד ספקטרום שלילי (fRS) אלקטרו-דמיוגרפיה (G) הם לספק נתונים רב-מחדשניים.

עבור סקירה מקיפה של טכנולוגיית BCI וסיווגים שלה, מתייחס לסקירה הטבעית של ממשקי מחשב במוח-מחשב 1.

מדע ההתגלמות

Embodiment היא התופעה התפיסתית שבה אובייקט חיצוני מתמזג לתוך השלכה של הגוף של האדם.בטכנולוגיה המסייעת, זה אומר שהמשתמש מרגיש שהמכשיר הוא הרחבה טבעית של העצמי ולא כלי. Embodiment נובעת משילוב של congruence מוטורי חיישןי, משוב רב-רגיש, ושליטה עקבית, חיזויית, כאשר יד פרות מתקדמת בדיוק תוך סינכרונכרן עם הכוונה של הגוף, או לאמת את התגובה החזותית, כאשר הוא מתחיל טיפול בקוצר רוח הגוף, או את התגובה החזותית, כאשר הוא מתחיל טיפול בראייה, או טיפול בנקודת-זמנית, כאשר הוא טיפול בנקודת-זמנית, כאשר הוא מתחיל טיפול בנקודת-זמנית, או מתגובה, כאשר המוח, כאשר הוא מתחיל, או משקף, או משקף, כאשר הוא מתחיל טיפול בתשומת-זמנית, כאשר הוא מתחיל את הגוף, כאשר הוא מגיבהתקף-מגיב, כאשר הוא מתחיל טיפול בתשומת-מגיב, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מופעלת, כאשר הוא מתחיל טיפול בתשומת-זמנית, כאשר הוא מופעלת, כלומר, כאשר הוא מופעל

מחקרים מדעיים הראו כי התגלמות קשורה הדוק לאזורים במוח המעורבים בבעלות הגוף, כגון קליפת המוח הטרטקס הקדם-מטור, קליפת הסלק הקדמית, והאינדיסולה. אזורים אלה משלבים קלטות חושיות עם פקודות מוטוריות כדי ליצור תחושה קוהרנטית של ממשקי עצמי. Neural המספקים משוב באיכות גבוהה, נמוך-לאנט יכול למעשה "לקט" אזורים אלה לתוך תפקוד מלאכותי, ובכך לקבל ביצועים ביולוגיים, ובכך שיפור המשתמש.

המונחים: Emboated control

  • (FLT:0) אינטגרציה מוטורית: FLT:1, ההיערכות חלקה בין תנועה מכוונת לבין פעולת מכשיר צפה היא יסוד. עיכובים קצרים כמו 200 שניות יכול לשבש את תחושת הבעלות.
  • (FLT:0)Multisensory Feedback:FreaLT:1 , מתן קקטוס, proprioceptive, משוב חזותי בו זמנית מחזק את האשליה של התגלמות. אסתטיקה מתקדמת עכשיו כוללים חיישנים המדדירים כוח אחיזה ומגע עור.
  • (FLT:0) אמינות וחיזוי: אם המכשיר לעיתים אינו מגיב או יוצר תנועות בלתי צפויות, הרי שיופיע במהירות מתפורר.

מחקר של המחקר (FLT:0) דוחות מדעיים על התגלמות של משתמשים אסתטיקה 1 מדגיש כי אפילו משוב חזותי פסיבי, כאשר מותאם זמנית עם כוונה מוטורית, מגביר באופן משמעותי את התחושה הסובייקטיבית של בעלות.

כיצד ממשקי ערפילית משפרים את ההתגלמות

מכשירים מסורתיים מסייעים לעתים קרובות להסתמך על שיטות בקרה עקיפות, כגון שמחה, מתגים, או חיישניים המיואלקטריים המוצבים על שרירי השכנות.גישות אלה יכולות להרגיש לא טבעיות ודורשות תשומת לב מודעת, הגבלת תחושת הסוכנות של המשתמש.ממשקים ניליים עקפים את השלבים הללו, לתרגם פעילות המוח ישירות לפקודות המכשיר.דרך ישירה זו מהמחשבה לפעולה היא גורם קריטי של התגלמות.

במערכת הרדמה טיפוסית של BCI, המשתמש מדמיין תנועה (למשל, סגירת היד) הממשק העצבי מפענח הכוונה ושולח פקודה למבצע הפרוטטי.מטור באופן סימולטי, חיישנים על משוב החיוב האסטטי – כגון הלחץ החל או זווית האצבעות – חזרה למשתמש, או באמצעות גירוי של העור או באמצעות רמזים חזותיים / ויזואליים, כמו גם חיישנים טבעיים, שגורמים למגפיים, כמו חיישנים כמו חיישנים כמו חיישנים.

זמן אמת והסתגלות

מודרני BCIs משתמש אלגוריתמים למידת מכונה שמתאימים לדפוסים העצביים הייחודיים של המשתמש לאורך זמן.מודלים אלה יכולים להיות מלוכדים מדי יום כדי להסביר שינויים באיכות האות או מצב המשתמש (למשל, עייפות) ניתוק הסתגלות משפר את הדיוק ולהפחית את העומס הקוגניטיבי הנדרש כדי לשלוט במכשיר.ה התוצאה היא אינטראקציה נוזלית ואוטומטית יותר, אשר חיונית לתחושה חזקה של התגלמות.

לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת פיטסבורג הוכיחו כי חולים טטפילגיים המשתמשים ב-BCIs יכול לשלוט בנשק רובוטי עם שבעה מעלות של חופש, ביצוע משימות כמו שתייה והנקה עצמית עם סטיות יוצאת דופן.תחושת ההתגלמות המדווחת בניסויים אלה גבוהה משמעותית מאשר עם כל מערכת אסתטיקה קודמת, כפי המתועדת ב-FLT:0 המחקר Lancetance על שימוש רובוטי מונע על ידי BCFLT: 1.

טכנולוגיות ומקרה מחקרים

מגוון רחב של טכנולוגיות ממשק עצבי מפותחות ונבדקות במסגרות קליניות ומעבדות. להלן הן חלק מהגישות המבטיחות ביותר, כל אחת מהן עם פוטנציאל ההתגלמות שלה.

Invasive Microelectrode Arrays

מערך יוטה, רשת 10x10 של מיקרו-אלקטרוניקה, נשאר תקן הזהב עבור הקלטה עצבית ברזולוציה גבוהה.זה בדרך כלל מושתל ב ⁇ המנועים ויכול להקליט ממאות נוירונים בודדים בו-זמנית. ⁇ אלה שימשו בניסויים קליניים המוחגט2, שבו המשתתפים השיגו שליטה ⁇ ומבצע גוף רובוטי פשוט על ידי חשיבה.

EEG- Based BCIs

EEG vasive EEG מכסה הרבה יותר נגיש והם משולבים לתוך מכשירים עזרי בכיתה הצרכנים. החידושים האחרונים כוללים אלקטרודות יבש כי לחסל את הצורך ג'ל התנהגות, מה שהופך את ההתקנה מהר יותר ונוח יותר. EEG מבוסס מערכות יכול לשלוט כסאות גלגלים, ⁇ מחשב, ואפילו exoskeletons. בעוד emboment הוא לעתים קרובות חלש יותר בגלל אותות נמוכים יותר, התקדמות למידה של מקבל משוב של 5 גרם של תוצאות של EEact של תוצאות מחקר יעיל של EEact של EEG.

גישה גמישה-Driven Approaches

חלק מה-BCIs משתמשים בפוטנציאלים מעוררים ולא אותות תנודתיים.לדוגמה, חזותיים יציבים מעוררים פוטנציאלים (SSVEP) מאפשרים למשתמשים לבחור מטרה פשוט על ידי התבוננות באייקון מבהיל. בעוד שזה פחות טבעי מאשר דימוי מוטורי, הוא מציע דיוק גבוה ומהירות. Embodiment במערכות כאלה הוא פחות בעלות ויותר על סוכנות – התחושה כי זה הוא מבט ישיר של אחד ישירות על מערכות בקרה, כמו גם יותר עקביות.

תגית: The LUKE Arm

הזרוע (Life Under Kinetic Evolution) היא מערכת אסתטית מודולרית המשלבת עם שליטה מיאואלקטרית מסורתית וגם, ניסיונית, עם ממשקים עצביים.הוא מציע תבניות אחיזה מרובות ותנועות פרק כף יד. כאשר בשילוב עם שדרה סגורה לפני הספירה, המספק משוב חושי באמצעות אלקטרופלס עצבי מושתל, משתמשים מדווחים על תחושה שהיד שייכת להם - הישג ידוע בשם "biomicphicialphicial" (Falphicial) הוא תיעוד של מאמר זה סגור על אלקטרולופs: HDDMT) סגור ב-Ftiers: HDDMTDMTDMTDVerphic הוא סגור: 1.

אתגרים נוספים

למרות התקדמות יוצאת דופן, יש להתגבר על כמה מכשולים לפני ממשקים עצביים יכולים לספק התגלמות אמינה, לטווח ארוך לכל המשתמשים.

יציבות לטווח ארוך של שתלים

אלקטרודות פולשניות לעתים קרובות מחלחלות במשך חודשים או שנים בשל התגובה החיסונית של המוח.גליל צלקות מטביעה את אלקטרודות, הגדלת הדחף וצמצום איכות האותות. החוקרים מפתחים חומרים חדשים, כגון מערך פולימרים גמיש וציפוי ביואקטיביים, כדי למזער תגובה רקמות.למשל, הגישה "Neuralink" משתמשת חוטים אולטרה-אין ומכשיר רובוטי כדי להפחית את הלימודים לטווח ארוך.

אות רובוסטנס ו Latency

Non-invasive BCIs הם נוטים חפצים מתנועת שרירים, מצמצמי עיניים ורעש סביבתי. אלגוריתמים מתקדמים מסנן אדפטיטיבי יכול להפחית את הבעיות האלה, אבל הגמישות נותרה דאגה. Embodiment דורשת שליטה בזמן אמת; עיכובים מעל 100 מ"שניות יכולים לשבור את האשליה. Edge ואופטימיזציה של מודלים ברשת עצבית משמשים כדי להפחית את העיבוד של זמן מתחת ל-50 מערכות שניות עבור מערכות רבות.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

למערכות משוב חושיות הנוכחיות מוגבלות.בעוד גירוי חשמלי של קליפת המוח או העצבים היקפיים יכול לעורר תחושות טקטיליות גסות, תיקון תחושה עשירה, מנוסקת של מגע טבעי הוא קשה מאוד.גישות המשתמשות גירוי דפוס כדי להעביר מרקם, טמפרטורה, ולחץ נמצאים תחת חקירה.כיוון מבטיח הוא "ביומטי" שמגדיר נתונים לתוך דפוסים טבעיים של ספירה: 0Ric עבודה מתמשך על פני שטח זה.

נגישות ועלויות

רוב ממשקים עצביים מתקדמים הם יקרים באופן בלתי חוקי ודורשים צוותים קליניים מיוחדים לתחזוקה.כדי להשיג אימוץ נרחב, עלויות חייב לרדת, והכשרה חייבת להיות פשוטה. Modular, עיצובים Plug-and-play ואלגוריתמים המבוססים על ענן יכולים להוריד מחסומים. Open-source BCI פלטפורמות כמו OpenViBE ו- חומרה כמו OpenBCI ראשיסט עוזרים לדמוקרטיזציה של גישה, אך ביצועים קליניים מחוץ להישגים של רבים.

כיוונים עתידיים

העשור הבא מבטיח התקדמות טרנספורמטיבית בטכנולוגיית ממשק עצבי, המונעת על ידי שיתוף פעולה בין-תחומי במדעי המוח, חומרים מדע, רובוטים ו-AI.

מערכות אלחוטיות בעלות משקל

חוקרים עובדים על מכשירים מושתלים לחלוטין, כולל מקור הכוח וטלמטרי אלחוטית.זה יסלק חוטים חיצוניים ומחברים, צמצום הסיכון לזיהום ושיפור נוחות המשתמש.הפגנות האחרונות של BCIs אלחוטית ב-Preמטים לא אנושיים השיגו שיעור נתונים מספיק עבור שליטה בזמן אמת.

אינטראקציה אישית

התגלמות אמיתית דורשת לא רק לקרוא את הכוונה מוטורית, אלא גם לכתוב מידע חושי בחזרה למוח.B-בימוי BCIs שיכול גם להקליט וגם לעורר נוירונים נמצאים בפיתוח.מערכות כאלה יאפשרו למשתמשים "להרגיש" מה ההסתברות נוגעת, כולל מרקם, חלקלק וטמפרטורה.עבודה מוקדמת הראו כי עכברים יכולים ללמוד להפלות מרקמים שונים באמצעות גירוי חשמלי של קליפת המוח.

למידה ממוחשבת עבור התגלמות אישית

מודלים של בינה מלאכותית שמתאימים לחתימות העצביות הייחודיות של כל משתמש יכולים להאיץ את הלמידה ולשפר את ההתגלמות. קודקודים אישיים שמהווים את יכולת הגמישות היומיומית של מצבי המוח (למשל, מצב הרוח, העייפות) יהפכו את BCIs יותר חזק. Reinforcement למידה יכול לשמש גם כדי לייעל אסטרטגיות בקרה באופן אוטומטי, צמצום זמן האימון של משתמשים משעות עד דקות.

שילוב עם מציאות מוגברת

שילוב ממשקים עצביים עם מציאות מוגברת (AR) משקפיים יכול גם לעכב רמזים חזותיים שמשפרים את ההתגלמות, כגון מראה יד וירטואלית שמתאימה לתנועות של הפרוזה. AR יכול גם לספק אנימציה אימונים משוב ביצועים בזמן אמת, מאיץ ההתאמה של המשתמש. גישה רב-ממדית זו עשויה להיות מועילה במיוחד לשיקום לאחר פציעה שבץ או כבלבי, שבו יש צורך לארגן מחדש קורטי.

שיקולים אתיים

בעוד ממשקים עצביים הופכים חזקים יותר, שאלות אתיות דורשות מחשבה זהירה.בעיות של פרטיות, אוטונומיה, וזהות הן מכריעות.נתוני המוח הם אישיים ייחודי; גישה בלתי מורשית יכולה לחשוף מחשבות, רגשות או כוונות.ההצפנה של רובוסט וממשל נתונים מבוקר על ידי משתמשים חייבים להיבנות לתוך מערכות עתידיות.בנוסף, הפוטנציאל ל"התנעה" מעלה חששות לגבי שוויון ו coercion is מיועד לשימוש טיפולי, אך עשוי לטשטש בין הקו.

האם ההתגלמות עצמה נושאת משקל פילוסופי.אם אסתטיקה מרגישה לחלוטין כמו הגוף של האדם, האם השינוי של הגוף של המוח לצמיתות?האם משתמשים יכולים לחוות תחושה של אובדן אם המכשיר הוסר? ראיות מוקדמות מצביעות על כך שמשתמשים מסוימים ב-BCI מדווחים על תחושה של "גופן phantom" עבור המכשיר לאחר שימוש ממושך.

ההנחיות של ארגון הבריאות העולמי בנושא הנוירוטכנולוגיה:0 (ה) 1:1 מספק מסגרת יסוד לפיתוח אחראי.

מסקנה

ממשקי נילי נועדו לחולל מהפכה בטכנולוגיה המסייעת על ידי לא רק לשחזר את הפונקציה אלא גם מחדש תחושה עמוקה של התגלמות.באמצעות שליטה עצבית ישירה, משוב רב-סנסורי, ולמידה של מכונה הסתגלות, מערכות אלה יכולות להפוך את האסתטיקה והמכשירים אחרים מרגישים כמו הרחבות טבעיות של עצמי. בעוד אתגרים באיכות, גמישות, נגישות, להישאר, נקודות מחקר מתמשך לקראת עתיד שבו הוא מתקדם ובטוח באופן נרחב, עם אותם אנשים מתקדמים, עם מטרה טבעית, עם פוטנציאל, עם פוטנציאל, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה טבעית, עם אותה מטרה טבעית, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה היא יעילה, עם אותה היא יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם אותה מטרה יעילה, עם