Interfață creier-creier eLitMed pentru rezolvarea colaborativă a problemelor

O interfață directă, neinvazivă, creier-creier a fost dezvoltată de neurologi și specialiști în calculatoare de la Universitatea din Washington și Universitatea Carnegie Mellon. Metoda, numită BrainNet, permite rezolvarea colaborativă a problemelor care implică mai mult de două persoane. „Transferul direct de gândire nu mai aparține domeniului științifico-fantastic: a fost creată o rețea socială de creiere”, scrie MIT Technology Review din studiul BrainNet.

În ultimii ani, fizicienii și neurologii au dezvoltat o serie de instrumente care simt anumite tipuri de gânduri și transmit informații despre ele către alte creiere, ceea ce înseamnă că comunicarea creier-creier a avut loc deja în trecut. Cu toate acestea, toate acestea au fost posibile până acum doar între două persoane, au necesitat mișcare fizică pentru a lucra sau au folosit metode invazive, ceea ce înseamnă că nu ar putea modela comunicarea din viața reală. BrainNet, pe de altă parte, permite comunicarea în grup, nu necesită mișcare fizică și folosește dispozitive neinvazive.

În studiul lor - BrainNet: interfața creier-creier cu mai multe persoane pentru o colaborare directă între creiere - Cercetătorii explică: Interfața directă creier-la-creier (BBI) este o metodă de imagistică și creier utilizează metode de stimulare pentru a obține informații de la creierului și transmite informațiile către alt creier. Folosind primul electroencefalograf uman (EEG) și stimularea magnetică transcraniană (TMS) umană, a detectat semnale de intenție motorie de la „Expeditor” și apoi le-a redirecționat către cortexul motor al „Destinatarului”, astfel încât unitatea format din emițător și receptor a fost capabil să efectueze o sarcină vizual-motorie (Rao, RPN și colab. Interfața directă creier-creier la oameni. PLOS ONE). Acest lucru a fost dezvoltat mai întâi de către autorii prezentului studiu, astfel încât expeditorul și destinatarul au putut identifica un obiect necunoscut printr-un schimb repetitiv (iterativ) de informații și să îl selecteze dintr-o listă (Stocco, A. și colab. Playing 20 de întrebări cu mintea: rezolvarea colaborativă a problemelor de către oameni folosind o interfață creier-creier (PLOS ONE).

În forma sa actuală, BrainNet permite comunicarea între doi expeditori și un destinatar, cu toate acestea, mai mulți expeditori pot fi introduși în sistem (limita este cantitatea de dispozitive EEG și TMS disponibile). În studiul dovezii de principiu, cei trei indivizi au ocupat trei camere diferite și nu au avut ocazia să comunice între ei în mod tradițional. Împreună, triada a trebuit să rezolve o sarcină asemănătoare Tetrisului în care un bloc de pătrate care cădea pe ecran trebuia rotit pentru a se potrivi cu modelul din partea de jos a ecranului (fie rotit cu 180 de grade pe el, fie lăsat neschimbat). Expeditorii cu două EEG au văzut ecranul complet, în timp ce Destinatarul cu EEG și TMS a văzut doar jumătatea superioară a ecranului. Expeditorii au trebuit să decidă dacă rotesc blocul care se încadrează și apoi Destinatarul care a primit informația a fost executantul (se rotește sau lasă blocul neschimbat).

Expeditorul poate indica acest lucru: există două LED-uri cu frecvențe diferite pe fiecare parte a ecranului, unul emițând lumină cu o frecvență de 15 Hz și celălalt cu o frecvență de 17 Hz. Expeditorul poate controla frecvența semnalului detectat de EEG în funcție de lumina LED la care se uită: frecvențele de 15 și 17 Hz sunt, de asemenea, afișate pe semnalele EEG (potențial evocat vizual în stare stabilă/SSVEP). Când EEG detectează un semnal de 15 Hz în creier, acesta deplasează un cursor pe o parte a ecranului și când cursorul ajunge la acea parte, trimite un semnal către Destinatar: blocul trebuie inversat (semnalul este un singur flash). Cealaltă frecvență transmite mesajul „nu se rotește” mișcând cursorul în cealaltă direcție.

Sarcina receptorului (care vede blocul, dar nu cum ar trebui să fie rotit, deoarece nu vede partea de jos a ecranului) este următoarea: când primește semnalele de la expeditori prin TMS, le integrează și le execută prin EEG sarcina. Cu toate acestea, este inclus și un pas esențial: o altă rundă de schimb de informații. Acest lucru se datorează faptului că expeditorii văd dacă Destinatarul a îndeplinit bine sarcina - blocul care se încadrează este apoi pe jumătate - și retrimite informațiile, în lumina cărora Destinatarul le poate modifica. Cu toate acestea, unii Expeditori nu sunt de încredere: trimit informații incorecte de zece ori din 16 mesaje (un total de 15 triade au fost incluse în studiu, fiecare triadă a finalizat sarcina de 16 ori), adică apare echivalentul unei erori comune în situații sociale reale . Destinatarii primesc feedback cu privire la rotația cu succes (o subtitrare apare pe ecranul lor), astfel încât cercetătorii au putut, de asemenea, să examineze dacă, în lumina acestui fapt, Destinatarii au putut observa dacă unul dintre mesajele Expeditorului merită ignorat.

După cum sa dovedit, o soluție colaborativă de rezolvare a problemelor ar putea fi utilizată folosind interfața creier-creier: eficacitatea generală a jocului tetris a fost de 81%, iar Destinatarii au învățat să identifice expeditorii buni și răi și să ignore mesajele de la rău Expeditori. Cercetătorii explică faptul că, cu o capacitate hardware suficientă, BrainNet este capabil să trimită și să primească informații tuturor participanților, iar comunicarea cooperativă creier-creier bazată pe cloud poate fi realizată prin creiere conectate la Internet.

Notificare originală:
Jiang L, Stocco A, Losey DM, Abernethy JA, Prat CS, Rao RP. BrainNet: o interfață creier-creier cu mai multe persoane pentru o colaborare directă între creiere. arXiv preprint arXiv: 1809.08632. 23 septembrie 2018.

Inspectat de:
dr. Bence Kovács