Các nhà nghiên cứu đã chứng minh được, những người bị liệt tứ chi có thể vận hành xe lăn điều khiển bằng tư duy trong môi trường tự nhiên, phức tạp sau khi được đào tạo trong một thời gian trong một nghiên cứu được công bố ngày 18/11 trên tạp chí iScience.

GS José del R. Millán từ Đại học Texas ở Austin Mỹ, tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi chứng minh được, quá trình học hỏi lẫn nhau của người dùng và thuật toán giao diện máy - não có ý nghĩa quan trọng đối với người dùng để vận hành thành công những chiếc xe lăn có điều khiển”.

 “Nghiên cứu của chúng tôi đưa ra một lộ trình tiềm năng nhằm nâng cao hiệu quả bản dịch lâm sàng của công nghệ giao diện não - máy không xâm lấn.”

GS Millán và các đồng nghiệp tuyển dụng 3 người bị liệt tứ chi cho nghiên cứu theo thời gian dài. Mỗi người tham gia thử nghiệm phải vượt qua các buổi đào tạo 3 lần mỗi tuần trong 2 đến 5 tháng.

Những người tham gia đội một chiếc mũ chụp đỉnh đầu, có các điện cực thu tín hiệu, phát hiện những hoạt động não bộ thông qua điện não đồ (EEG), được chuyển đổi thành lệnh cơ học cho xe lăn thông qua thiết bị giao diện não-máy.

Những người tham gia thử nghiệm được yêu cầu điều khiển hướng của xe lăn bằng cách suy nghĩ về việc di chuyển các bộ phận cơ thể. Cụ thể, người thử nghiệm cần suy nghĩ về việc di chuyển cả 2 tay để rẽ trái và cả 2 chân để rẽ phải.

Video ghi lại góc nhìn người tham gia thử nghiệm điều khiển xe lăn  bằng ý nghĩ trong một căn phòng có chướng ngại vật. Video: Luca Tonin

Trong buổi đào tạo đầu tiên, 3 người tham gia có mức độ chính xác tương tự nhau, phản hồi của thiết bị phù hợp với suy nghĩ của người dùng khoảng 43% đến 55%.

Trong quá trình đào tạo, nhóm thiết bị giao diện não - máy cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ chính xác của người thứ 1 tham gia thử nghiệm, đạt được độ chính xác trên 95% vào cuối khóa đào tạo.

Nhóm nghiên cứu cũng quan sát thấy độ chính xác của người tham gia thứ 3 tăng lên đến 98% trong nửa khóa đào tạo trước khi nhóm cập nhật thiết bị của của người thử nghiệm bằng một thuật toán mới.

Sự cải thiện được thấy ở 2 người tham gia thứ 1 và 3 tương quan với sự cải thiện về khả năng phân biệt đặc điểm, đó là khả năng thuật toán phân biệt mô hình hoạt động của não được mã hóa cho suy nghĩ “đi bên trái” với suy nghĩ “đi bên phải”.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng khả năng phân biệt tính năng tốt hơn không chỉ là kết quả Máy học của thiết bị mà còn là quá trình học hỏi trong bộ não của những người tham gia. Điện não đồ của những người tham gia 1 và 3 cho thấy sự thay đổi rõ ràng trong những mẫu sóng não khi cải thiện độ chính xác trong hoạt động điều khiển thiết bị bằng tâm trí.

GS Millán nói: “Từ kết quả điện não đồ, chúng tôi thấy rằng đối tượng thử nghiệm đã củng cố kỹ năng điều chỉnh các phần khác nhau trong não, tạo ra một mô hình cho 'đi bên trái' và một mô hình khác cho 'đi bên phải'.  Chúng tôi tin rằng có một sự tái tổ chức vỏ não đã diễn ra do quá trình học hỏi của những người tham gia.”

So với người tham gia 1 và 3, người tham gia thứ 2 không có thay đổi đáng kể nào về mô hình hoạt động của não trong suốt quá trình đào tạo. Độ chính xác của người thử nghiệm chỉ tăng nhẹ trong vài buổi đầu tiên, độ chính xác này vẫn ổn định trong phần còn lại của thời gian huấn luyện. Thực tế này cho thấy, chỉ Máy học không đủ để điều khiển thành công một thiết bị điều khiển bằng tư duy như vậy, Millán nói

Cuối khóa đào tạo, tất cả những người tham gia được yêu cầu lái xe lăn qua một căn phòng bệnh viện lộn xộn. Những người thử nghiệm phải vượt qua các chướng ngại vật như vách ngăn phòng và giường bệnh, được thiết lập để mô phỏng môi trường trong thế giới thực. Hai người tham gia 1 và 3 đều hoàn thành nhiệm vụ trong khi người tham gia thứ 2 không hoàn thành.

Millán nói: “Dường như để một người nào đó có được khả năng kiểm soát giao diện máy-não tốt, cho phép thực hiện hoạt động hàng ngày tương đối phức tạp như lái xe lăn trong môi trường tự nhiên, đòi hỏi phải có một số tái tổ chức khả biến thần kinh trong vỏ não của chúng ta”.

Nghiên cứu cũng nhấn mạnh vai trò của việc đào tạo kéo dài đối với người dùng. GS Millán cho biết, mặc dù người tham gia 1 thể hiện xuất sắc ở phần cuối, nhưng cũng gặp khó khăn trong một số buổi đào tạo đầu tiên. Nghiên cứu theo thời gian dài là một trong những nghiên cứu đầu tiên đánh giá bản dịch lâm sàng của công nghệ giao diện não-máy không xâm lấn ở những người bị liệt nửa người.

Trong nghiên cứu tiếp thêo, nhóm nhà khoa học muốn tìm hiểu lý do vì sao người tham gia 2 không đạt được hiệu quả học tập. Nhóm dự kiến tiến hành phân tích chi tiết hơn về tất cả những tín hiệu não bộ của người tham gia để hiểu được sự khác biệt trong cấu trúc vỏ não và những biện pháp can thiệp khả thi cho những người gặp khó khăn với quá trình học tập trong tương lai.

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần từ Văn phòng Bộ trưởng Bộ Giáo dục Ý và Khoa Kỹ thuật Thông tin thuộc Đại học Padova.