قد يساعد إضافة أصناف جديدة من الأقطاب الكهربائية ذات الغشاء النانوي إلى الإلكترونيات الذكية وخوارزميات التعلم العميق أصحاب الهمم في التحكم بكرسي متحرك والتفاعل مع حاسوب وتشغيل مركبة روبوتية صغيرة لاسلكيًا دون ارتداء خوذة ضخمة تعج بالأقطاب الكهربائية أو تتصل بشبكة من الأسلاك. ويستطيع النظام القابل للارتداء رصد إشارات الجهود الكهربائية البصرية المحرضة في الدماغ البشري فيقدم واجهة دماغ-آلة لاسلكية نقالة. وقيمت قدرة النظام على رصد إشارات التخطيط الدماغي للواجهة على ستة أفراد، لكنهم لم يكونوا من أصحاب الهمم.

نشر تقرير المشروع الذي أجراه باحثون من معهد جورجيا للتقنية ومن جامعة كنت وجامعة ولاية ويتشيتا في دورية نيتشر ماشين إنتيليجانس.

تمثل واجهة دماغ-آلة جزءًا محوريًا في تقنية إعادة التأهيل التي تتيح للمصابين بالتصلب الضموري العضلي الجانبي أو مرضى السكتات أو المصابين بإعاقات حركية شديدة أخرى التحكم بأنظمة الأطراف الاصطناعية. تتطلب عملية استقبال الإشارات الدماغية -التي تعرف باسم الحالة المستقرة للجهود الكهربائية البصرية المحرضة- خوذةً مدججةً بالأقطاب الكهربائية تستخدم أقطابًا مبللةً وموادًا لاصقةً وأسلاكًا لوصلها بحاسوب يفسر هذه الإشارات.

يستعين الباحثون بصنف جديد لحساسات مرنة لاسلكية وكهربائيات يسهل استخدامها على الجلد. إذ يتضمن النظام ثلاثة مكونات رئيسة: أقطاب كهربائية عالية المرونة تتركب على الشعر وتتصل مباشرةً بفروة الرأس عبره، بالإضافة إلى قطب كهربائي ذي غشاء نانوي فائق الرقة. أما المكون الثالث فهو دارة رقيقة ومرنة مزودة بوحدة اتصال ببلوتوث. تعالج الدارة المرنة بيانات تخطيط الدماغ الكهربائي المسجلة لترسلها لاسلكيًا إلى حاسوب لوحي عبر بلوتوث على بعد يصل إلى 15 مترًا.

واجه الفريق تحديات في التقاط إشارات الحالة المستقرة للجهود البصرية المحرضة بسبب ضعف الإشارة الذي يقع في مدى عشرات الميكروفولتات والتي تشابه الضوضاء الكهربائية في الجسم.

على الباحثين التعامل مع الاختلافات في العقول البشرية. لكن قياس الإشارات بدقة أمر أساسي لتحديد الأوامر التي سيتلقاها النظام. واتجه الفريق إلى خوارزميات شبكة التعلم العميق العصبية الموجود على الدارة المرنة للتغلب على هذه التحديات. اختبر النظام على ستة أشخاص. وتحكمت خوارزمية تعلم عميق مزودة بخاصية تصنيف فوري للبيانات بكرسي متحرك ومركبة روبوتية صغيرة. قد تستخدم الإشارات للتحكم بنظام عرض دون استخدام لوحة مفاتيح أو عصا تحكم أو أجهزة تحكم أخرى.