Bilim insanları beyin gücüyle oyun oynatan yeni BCI geliştirdi

Yale Üniversitesi araştırmacıları, beynin doğal sinirsel yapısıyla uyum içinde çalışan yeni nesil bir beyin-bilgisayar arayüzü geliştirdi. Nature Neuroscience’da yayımlanan çalışma, felçli hastaların iletişiminden ruh sağlığı tedavilerine ve tüketici elektroniğine kadar geniş bir kullanım alanı için yeni bir kapı aralıyor.

Beyin-bilgisayar arayüzlerinde uzun süredir en büyük sorunlardan biri, kullanıcıların sistemi öğrenmek için yoğun ve uzun eğitim süreçlerinden geçmek zorunda kalmasıydı. Yale Üniversitesi’nde yürütülen yeni bir araştırma, bu alanda kritik bir eşiğin aşılabileceğini gösterdi. Araştırmacılar, beynin doğal sinirsel geometrisiyle uyumlu çalışan bir sistem geliştirerek, kullanıcıların karmaşık dijital kontrolleri yalnızca düşünce gücüyle çok daha kısa sürede yönetebilmesini sağladı. Nature Neuroscience dergisinde yayımlanan bulgulara göre, yeni yaklaşım BCI sistemlerinin beynin doğal organizasyonuna karşı değil, onunla birlikte çalışması gerektiğini ortaya koydu. Bu sayede katılımcılar, daha önce uzun eğitim süreçleri gerektiren görevleri bir saatten kısa sürede öğrenebildi.EĞİTİM SÜRECİNDEKİ DARBOĞAZ AŞILIYORGeleneksel fMRI tabanlı beyin-bilgisayar arayüzlerinde kullanıcıların karmaşık beyin aktivite kalıplarını öğrenmesi gerekiyordu. Bu süreç bazı çalışmalarda 10 eğitim seansına kadar uzarken, katılımcıların yaklaşık üçte biri yoğun pratiğe rağmen sistemi kullanmayı öğrenemiyordu. Yale ekibi, bu sorunun temelinde sistemlerin beynin doğal yapısıyla uyumsuz çalışmasının bulunduğunu belirledi. Araştırmacılar, her bireyin beyin aktivitesine özgü doğal yapıyı gerçek zamanlı olarak tanımlayabilen T-PHATE adlı gelişmiş bir matematiksel algoritma kullandı. Böylece sistem, standart bir kalıp dayatmak yerine kişinin kendi sinirsel düzenine göre uyarlanabilir hale getirildi.BEYNİN DOĞAL AKIŞINA UYAN SİSTEMAraştırmada katılımcıların beyin aktiviteleri üzerinden üç farklı kontrol modeli oluşturuldu. Bunlardan ilki, beynin en güçlü ve doğal aktivite kalıplarını izleyen “sezgisel eşleme” sistemiydi. İkinci model, daha az baskın ancak yine de doğal kabul edilen kalıpları temel aldı. Üçüncü model ise beynin doğal olarak üretmediği, kullanıcı için daha zorlayıcı aktivite kalıpları üzerine kuruldu. Sonuçlar, sistemin başarısının kullanıcının yalnızca çabasına ya da yeteneğine bağlı olmadığını gösterdi. Beynin doğal sinirsel düzenini takip eden sezgisel eşleme modelinde katılımcılar avatarı bir saatten kısa sürede kontrol etmeyi başardı. Buna karşılık doğal olmayan kalıplara dayalı modellerde anlamlı bir ilerleme kaydedilemedi. Bu bulgu, BCI teknolojilerinde performansın artırılması için beynin mevcut çalışma biçimine uyum sağlayan sistemlerin kritik önemde olduğunu ortaya koydu.SAĞLIK TEKNOLOJİLERİ İÇİN YENİ BİR ALANAraştırmanın etkisi, laboratuvar ortamının ötesine uzanıyor. Yeni yaklaşımın; felçli hastaların iletişim kurabilmesi, motor bozuklukların yönetimi, depresyon ve anksiyete gibi ruh sağlığı alanlarında geliştirilecek tedavi protokolleri için önemli bir zemin oluşturabileceği değerlendiriliyor. Yale Mühendislik Fakültesi’nden Smita Krishnaswamy, invaziv olmayan beyin görüntüleme yöntemleriyle bu sinirsel geometrinin gerçek zamanlı olarak keşfedilebildiğini belirterek, sistemlerin gelecekte daha akıllı ve uyarlanabilir hale gelebileceğine dikkat çekti.TÜKETİCİ ELEKTRONİĞİNE UZANAN POTANSİYELTeknolojinin kullanım alanı yalnızca tıbbi uygulamalarla sınırlı görülmüyor. Sağlıklı bireylerde bilişsel performansın desteklenmesi, yeni nesil oyun teknolojileri ve insan-makine etkileşimini daha doğal hale getiren tüketici elektroniği çözümleri de bu araştırmanın açtığı potansiyel alanlar arasında yer alıyor. Psikoloji Profesörü Nick Turk-Browne’a göre, zihnin ve beynin yapısını daha iyi anlamak, eğitim ve terapi süreçlerini daha etkili hale getirebilir. Araştırma, gelecekte beyni zorla yeniden şekillendirmeye çalışan sistemler yerine, onun doğal sinirsel düzeniyle kademeli biçimde çalışan “nöro-uyumlu” yazılımların öne çıkabileceğine işaret ediyor.