Osoby głęboko sparaliżowane mogą sterować urządzeniami za pomocą języka. Naukowcy udoskonalają system od kilkunastu lat
Badacze z Georgia Institute of Technology spędzili już lata w laboratoriach i przy komputerach, by stworzyć system o nazwie Tongue Drive System (TDS). Dzięki niemu osoby unieruchomione na wózkach inwalidzkich, nawet z głębokim urazem kręgosłupa, będą mogły pisać na komputerze, sterować swoimi pojazdami czy… grać w gry za pomocą prostych ruchów języka.
Czemu język? W przeciwieństwie do dłoni i stóp, które są kontrolowane przez mózg za pośrednictwem rdzenia kręgowego, język bezpośrednio łączy się z mózgiem przez nerw czaszkowy. Zwykle nie ulega uszkodzeniu w przypadku poważnych urazów rdzenia kręgowego lub chorób nerwowo-mięśniowych.
Po raz pierwszy system zaprezentowano już w 2008 roku, ale wciąż jest udoskonalany. Kilka lat temu został oparty na indywidualnym szkoleniu algorytmów.
Tongue Drive działa na bazie interakcji z komputerem. Do języka osoby niepełnosprawnej za pomocą tzw. kleju tkankowego przymocowywany jest magnes wielkości ziarna pęczaku. Może to być również magnes wbudowany w kolczyk na język. Na podniebieniu umieszczona jest wkładka z sensorami. Użytkownik ma też bezprzewodowe słuchawki z czujnikami pola magnetycznego, które wykrywają ruch języka i przesyłają je bezprzewodowo do komputera (w przypadku wózka inwalidzkiego do laptopa).
Źródło: Georgia Tech
Żeby to zadanie było wykonalne, system musi być spersonalizowany: nie każda osoba niepełnosprawna podobnie porusza językiem. Dlatego naukowcy zdecydowali się na wprowadzenie algorytmów sztucznej inteligencji, aby wyszkolić system dla każdego indywidualnego użytkownika.
Na początek w próbie w Shepherd Center (szpital w Atlancie) wzięło udział pięciu ochotników. W badaniu klinicznym sprawdzano zdolność tych osób do wykonywania zadań związanych z dostępem do komputera i nawigacją wózka inwalidzkiego. Sygnały wysyłane przez czujniki były przetwarzane w czasie rzeczywistym w celu określenia względnego ruchu magnesu w odniesieniu do układu czujników. Informacje te zostały następnie wykorzystane do sterowania ruchami kursora na ekranie komputera lub do zastąpienia funkcji joysticka w wózku inwalidzkim z napędem elektrycznym.
Przed użyciem systemu napędu językowego badani szkolili komputer, aby rozumiał, w jaki sposób chcieliby poruszać językami, by wskazywać różne polecenia. Unikalny zestaw określonych ruchów języka został dostosowany do każdej osoby w oparciu o możliwości użytkownika, anatomię jamy ustnej i osobiste preferencje.
Tongue Drive działa na bazie interakcji z komputerem. Do języka osoby niepełnosprawnej za pomocą tzw. kleju tkankowego przymocowywany jest magnes wielkości ziarna pęczaku. Może być również wbudowany w kolczyk na język
Najpierw w badaniu wzięli udział sprawni użytkownicy, następnie niepełnosprawni. Każdy pacjent przeszedł 40 prób, dekodując w systemie sześć głównych ruchów języka (przód, tył, prawo, lewo, pojedynczy i podwójny klik myszą). Próby kliniczne powtórzono dwukrotnie na większej liczbie pacjentów o jeszcze większym stopniu upośledzenia mobilności – łącznie kilkadziesiąt osób z tetraplegią w wyniku urazów rdzenia kręgowego na wysokim poziomie (kręgi szyjne C3-C5).
Wyniki są bardzo obiecujące, a badacze twierdzą, że system Tongue Drive jest w stanie wychwycić o wiele większą liczbę ruchów języka, z których każdy może odpowiadać innym poleceniom użytkownika. Możliwość trenowania systemu za pomocą tylu poleceń, ile dana osoba może wygodnie zapamiętać, to ogromny skok naprzód w porównaniu ze zwykłym urządzeniem sip-n-puff (prosty przełącznik sterowany przez ssanie lub dmuchanie przez słomkę).
„Teraz skupiamy się na opracowaniu wewnątrzustnego systemu napędu języka (iTDS), aby zmniejszyć rozmiar elektroniki i baterii do tego stopnia, aby wygodnie mieścił się w jamie ustnej bez zakłócania mowy. Następnym krokiem byłaby ocena iTDS w badaniu klinicznym i porównanie go z eTDS pod względem użyteczności, komfortu i akceptacji wśród potencjalnych użytkowników” – napisali badacze.