Mài giũa phản hồi thần kinh để biến suy nghĩ thành hành động
Những tiến bộ mới trong kỹ thuật phản hồi thần kinh và giao diện não-máy tính đi một chặng đường dài hướng tới việc biến khoa học viễn tưởng thành hiện thực đối với những người bị chấn thương não, rối loạn tâm thần và thần kinh.Các nhà nghiên cứu cho biết công nghệ mới cho phép một cá nhân giảm tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn của hoạt động não trong suy nghĩ của chúng ta, giúp cải thiện sự rõ ràng của suy nghĩ.
Stephen LaConte, Tiến sĩ, một trợ lý giáo sư tại Viện nghiên cứu Virginia Tech Carilion, và các đồng nghiệp của ông đã có kỹ thuật chụp cộng hưởng từ chức năng thời gian thực tiên tiến. Công nghệ tương đối mới này có thể chuyển suy nghĩ thành hành động bằng cách chuyển các phép đo không xâm lấn về hoạt động não bộ của con người thành tín hiệu điều khiển các thiết bị vật lý và màn hình máy tính.
Điều quan trọng, đối với mục tiêu cuối cùng là điều trị các rối loạn của não, hình thức đọc suy nghĩ thô sơ này cho phép phản hồi thần kinh.
“Bộ não của chúng ta kiểm soát những hành động công khai cho phép chúng ta tương tác trực tiếp với môi trường của mình, cho dù bằng cách vung tay hay hát aria,” LaConte nói. “Mặt khác, chuyển đổi các hoạt động tinh thần - chẳng hạn như hình ảnh trực quan, ngôn ngữ nội tâm hoặc hồi ức về quá khứ - người khác không thể quan sát được và không nhất thiết phải chuyển thành hành động ở thế giới bên ngoài.”
Tuy nhiên, LaConte nói thêm, các giao diện não - máy tính giờ đây cho phép chúng ta nghe trộm các hoạt động trí óc mà trước đây không thể phát hiện được.
Trong nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học đã sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ chức năng theo thời gian thực của toàn bộ não để tìm hiểu cơ sở thần kinh của việc điều khiển giao diện não-máy tính.
Nhóm nghiên cứu yêu cầu hai chục đối tượng điều khiển một giao diện trực quan bằng cách đếm số ở tốc độ nhanh và chậm.
Đối với một nửa nhiệm vụ, các đối tượng được yêu cầu sử dụng suy nghĩ của họ để điều khiển chuyển động của kim trên thiết bị mà họ đang quan sát; đối với các nhiệm vụ khác, họ chỉ đơn giản là xem kim.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một hiệu ứng phản hồi mà LaConte cho biết ông đã nghi ngờ tồn tại từ lâu: Những đối tượng kiểm soát kim tiêm đạt được tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của toàn bộ não tốt hơn những người chỉ quan sát kim di chuyển.
“Khi các đối tượng đang thực hiện nhiệm vụ đếm mà không có phản hồi, họ đã hoàn thành công việc khá tốt,” LaConte nói.
“Nhưng khi họ làm điều đó với phản hồi, chúng tôi thấy tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn của toàn bộ bộ não tăng lên. Độ rõ được cải thiện này có thể có nghĩa là tín hiệu sắc nét hơn, tiếng ồn giảm hoặc cả hai. Tôi nghi ngờ rằng bộ não đã trở nên ít ồn ào hơn, cho phép đối tượng tập trung vào nhiệm vụ trước mắt. "
Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng hành động điều khiển giao diện máy tính-não bộ đã làm tăng độ chính xác phân loại, tương ứng với sự cải thiện về tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của toàn bộ não.
LaConte cho biết thêm, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu nâng cao này có ý nghĩa đối với việc phục hồi não.
LaConte cho biết: “Khi mọi người trải qua quá trình quét não thời gian thực nhận được phản hồi về các mô hình hoạt động não của họ, họ có thể nghĩ ra cách để kiểm soát tốt hơn các quá trình tâm thần của mình,” LaConte nói.
“Điều này lại mang đến cho họ cơ hội tự hỗ trợ chữa bệnh. Cuối cùng, chúng tôi muốn sử dụng hiệu ứng này để tìm ra những cách tốt hơn để điều trị chấn thương não và các rối loạn tâm thần và thần kinh ”.
“Dr. Phát hiện của LaConte đại diện cho một cột mốc quan trọng trong sự phát triển của các phương pháp tiếp cận hình ảnh não không xâm lấn có tiềm năng phục hồi chức năng thần kinh, ”Tiến sĩ Michael Friedlander, một nhà khoa học thần kinh VT chuyên về độ dẻo của não cho biết.
“Nghiên cứu này có ý nghĩa đối với những người có não bị tổn thương, chẳng hạn như chấn thương do chấn thương hoặc đột quỵ, theo những cách ảnh hưởng đến hệ vận động - ví dụ như cách họ đi bộ, cử động cánh tay hoặc nói.
“Dr. Những cải tiến của LaConte với hình ảnh não bộ chức năng thời gian thực đang giúp tạo tiền đề cho tương lai, để nắm bắt hoạt động bí mật của não và tạo ra các giao diện máy tính tốt hơn có thể giúp mọi người đào tạo lại bộ não của chính họ. "
Nguồn: Virginia Tech