ما هي واجهة الدماغ والحاسوب؟ | لماذا هو موضوع ساخن في علم الأعصاب؟

واجهة الدماغ والحاسوب (BCI) هي تقنية تسمح بالاتصال المباشر بين دماغ بشري وجهاز خارجي. يقوم بذلك عن طريق ترجمة نشاط الدماغ إلى أوامر للجهاز ، متجاوزًا المسار التقليدي للأعصاب والعضلات المحيطية.

يعمل BCI عن طريق الكشف عن إشارات من الدماغ ، وغالبًا ما تستخدم مستشعرات EEG (تخطيط كهربية الدماغ) ، وترجمة هذه الإشارات إلى أوامر يمكن لجهاز خارجي فهمها. هذا يتطلب خوارزميات معقدة وتقنيات معالجة الإشارات.

تعد BCIs واعدة في مجموعة من التطبيقات ، من حالات الاستخدام الطبي مثل مساعدة الأفراد المصابين بالشلل على التحكم في الأطراف الصناعية ، إلى الترفيه والألعاب. يمكن استخدامها أيضًا في علاج الصحة العقلية والارتجاع العصبي وربما حتى في زيادة الإدراك البشري.

نعم ، تحمل BCIs وعدًا كبيرًا لمساعدة الأفراد المصابين بالشلل. من خلال تجاوز الجهاز العصبي غير العامل ، يمكن أن يسمح BCI لشخص مشلول بالتحكم في الأجهزة الخارجية مثل أجهزة الكمبيوتر أو الأطراف الصناعية مباشرة بأفكارهم.

تتضمن BCIs الغازية الغرس الجراحي للأقطاب الكهربائية في الدماغ. لديهم القدرة على تقديم قراءات دقيقة للغاية لنشاط الدماغ ، ولكن تأتي أيضًا مع زيادة المخاطر ، بما في ذلك خطر الإصابة بالعدوى أو تلف الأنسجة.

لا تتطلب BCIs غير الغازية إجراء عملية جراحية وبدلاً من ذلك تجمع إشارات الدماغ باستخدام الأجهزة الموضوعة على فروة الرأس. في حين أنها أكثر أمانًا وراحة ، فإنها تقدم عادةً قراءات أقل دقة من نظيراتها الغازية بسبب تداخل الجمجمة وفروة الرأس.

الارتجاع العصبي هو نوع من الارتجاع البيولوجي يستخدم عروض في الوقت الفعلي لنشاط الدماغ ، غالبًا من خلال BCI ، لتعليم التنظيم الذاتي لوظيفة الدماغ. يمكن استخدامه في علاج حالات مثل اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه والقلق واضطرابات النوم.

يعد التعامل مع الضوضاء والحفاظ على دقة الإشارة تحديًا كبيرًا في تقنية BCI. يتم التعامل مع هذا عادةً من خلال تقنيات معالجة الإشارات المتطورة ، وخوارزميات التعلم الآلي للتعرف على الأنماط ، واستخدام أجهزة استشعار عالية الجودة.

نعم ، يمكن استخدام BCIs في أنظمة الواقع الافتراضي ، مما يوفر بُعدًا جديدًا للتفاعل. يمكن للمستخدم التحكم في بيئة افتراضية أو صورة رمزية مباشرة بأفكاره ، مما قد يخلق تجربة غامرة أكثر.

يلعب التعلم الآلي دورًا مهمًا في تقنية BCI. غالبًا ما تُستخدم خوارزميات التعلم الآلي لفك تشفير الأنماط المعقدة لنشاط الدماغ إلى أوامر قابلة للتنفيذ. يمكن لهذه الخوارزميات تحسين أدائها بمرور الوقت من خلال التعلم من البيانات السابقة.

لا تزال تقنية BCI في مرحلة مبكرة نسبيًا ، لكنها تتقدم بسرعة. يركز البحث الحالي على تحسين دقة وموثوقية أنظمة BCI ، وهناك بالفعل بعض الأجهزة التجارية المتاحة ، مثل تلك المستخدمة في الارتجاع العصبي أو الألعاب.

تثير تقنية BCI مجموعة من الاعتبارات الأخلاقية ، مثل قضايا الخصوصية والموافقة والتغييرات المحتملة على جوانب الهوية الشخصية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك أسئلة حول الوصول والمساواة ، حيث قد تكون تقنيات BCI باهظة الثمن.

بينما يمكن لتكنولوجيا BCI تفسير أنماط معينة من نشاط الدماغ ، إلا أنها غير قادرة على قراءة الأفكار بالطريقة التي قد نفهمها بها. يمكن لـ BCI فك شفرة نوايا محددة تتعلق بالمهمة التي تم تدريب نظام BCI عليها ، لكنها لا تستطيع "قراءة العقول" بالمعنى الواسع.

يمكن أن يكون هناك بعض المخاطر المرتبطة باستخدام BCIs ، وخاصة الغازية منها. تشمل هذه المخاطر الضرر الجسدي المحتمل من إجراء الزرع ، والمخاطر النفسية ، مثل القلق أو الضيق. تحمل BCIs غير الغازية مخاطر أقل ، ولكن لا يزال من المحتمل أن تسبب عدم الراحة أو تهيج الجلد.

لدى BCIs القدرة على تحسين علاج الصحة العقلية ، لا سيما من خلال تقنيات الارتجاع العصبي. من خلال تقديم ملاحظات في الوقت الفعلي حول نشاط الدماغ ، يمكن أن تساعد BCIs الأفراد على تعلم كيفية تنظيم وظائف المخ الخاصة بهم ، والتي قد تكون مفيدة لحالات مثل اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه أو القلق.

مستقبل تكنولوجيا BCI واسع النطاق. لديها القدرة على إحداث ثورة في مجالات مثل الطب وعلم النفس والترفيه وغير ذلك. من المرجح أن يؤدي التقدم في علم الأعصاب والهندسة والتعلم الآلي إلى أن تصبح BCIs أكثر شيوعًا وفعالية ويمكن الوصول إليها.

تخطيط كهربية الدماغ ، أو مخطط كهربية الدماغ ، هي طريقة لمراقبة نشاط الدماغ باستخدام أقطاب كهربائية موضوعة على فروة الرأس. في BCIs ، غالبًا ما تستخدم EEG لجمع إشارات الدماغ التي سيترجمها نظام BCI بعد ذلك إلى أوامر لجهاز خارجي.

تستخدم BCIs الخوارزميات لتفسير الأنماط المعقدة للنشاط الكهربائي الناتج عن الدماغ. هذه الخوارزميات ، التي تعتمد غالبًا على التعلم الآلي ، تحدد الأنماط المرتبطة بأفكار أو نوايا محددة وترجمتها إلى أوامر يمكنها التحكم في جهاز خارجي.

نعم ، بدأ استخدام BCIs في صناعة الألعاب. من خلال توفير رابط مباشر بين أفكار اللاعب والتحكم في اللعبة ، فإن BCIs لديها القدرة على إنشاء تجارب ألعاب أكثر غامرة وتفاعلية.