Bir kun kelib do‘stingizga, rahbaringizga yoki boshqa birovga xabar yozishingiz shart bo‘lmasligini tasavvur qiling. Shunchaki so‘zlarni o‘ylaysiz va ular darhol yuboriladi. Bu ilmiy fantastikaga o‘xshaydi, shunday emasmi? Biroq, bu kelajak allaqachon Miya-kompyuter interfeyslari (MKI) yordamida shakllanishni boshladi. Bugun biz aynan shu texnologiyani o‘rganamiz.
Miya-kompyuter interfeysi (MKI) miyaga mashinalar bilan bevosita aloqa qilish imkonini beruvchi tizimdir. Asab va mushaklarga tayanish o‘rniga, MKI miya faoliyatini kompyuter tushuna oladigan signallarga aylantiradi. Bu faqat miya faoliyati yordamida kompyuter, nutq vositalari yoki nogironlar aravachasi kabi qurilmalarni boshqarish imkonini beradi. Og‘ir harakat cheklovlari bo‘lgan odamlar uchun MKI mustaqillik va hayot sifatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin.
MKI beshta asosiy bosqichdan iborat:
Signal olish – miya faoliyati qayd etiladi, ko‘pincha bosh terisiga elektrodlar qo‘yiladi (EEG).
Dastlabki ishlov berish – signallar shovqin va ko‘z yumib-ochish yoki mushak faoliyati kabi keraksiz ta’sirlardan tozalanadi.
Xususiyatlarni ajratib olish – miya signallaridagi muhim qonuniyatlar aniqlanadi.
Tasniflash – bu qonuniyatlar aniqlanadi va ma’lum niyatlar bilan bog‘lanadi.
Boshqaruv interfeysi – tizim tasniflangan signallarni buyruqlarga aylantiradi, masalan, kursorni harakatlantirish yoki nogironlar aravachasini boshqarish.
O‘tmishda MKIlar norealistik deb hisoblangan, chunki miya signallari kuchsiz, shovqinli va odamdan odamga farq qiladi. Real vaqt rejimida ishlov berish ham eski kompyuterlar uchun juda murakkab edi. Ammo bugungi kunda nevrologiya, sun’iy intellekt va apparat ta’minotidagi yutuqlar tufayli MKI tez rivojlanayotgan sohaga aylanmoqda. Dunyo bo‘ylab startaplar, universitetlar va laboratoriyalar allaqachon amaliy tizimlarni yaratmoqda.
Qo‘llanish sohalari:
MKIlar, ayniqsa, ALS, bosh miya falaji, miya ustuni insulti yoki orqa miya shikastlanishi kabi og‘ir harakat buzilishlari bo‘lgan odamlar uchun juda qimmatlidir. Tadqiqotchilar bemorlarni kasallik bo‘yicha emas, balki mushaklar nazoratini saqlab qolish darajasi bo‘yicha guruhlaydilar:
– To‘liq blokirovka: ALSning kechki bosqichidagi kabi to‘liq falajlik. MKI yordam bera oladimi yoki yo‘qmi, noma’lum, chunki miya signallari juda cheklangan bo‘lishi mumkin, ammo bu hali ham munozarali.
– Minimal nazorat: kichik, kuchsiz yoki ishonchsiz harakatlar. Ushbu guruh MKI tadqiqotlarining asosiy yo‘nalishi hisoblanadi, chunki MKI asosiy aloqa va nazoratni ta’minlashi mumkin.
– Sezilarli nazorat: hali ham an’anaviy yordamchi vositalardan foydalana oladigan bemorlar. Ular uchun MKI kam foyda keltiradi.
To‘liq falajlangan bemorlar uchun muloqot birinchi o‘rinda turadi. EEGga asoslangan uchta usul keng o‘rganilgan:
– Sekin kortikal potensiallar (SKP): miya kuchlanishi juda sekin o‘zgaradi. Mashq bilan foydalanuvchilar harflar yoki buyruqlarni tanlashlari mumkin, garchi jarayon sekin bo‘lsa ham.
– Sensomotor ritmlar (SMR): harakat bilan bog‘liq bo‘lgan miya faoliyati. Hatto mushaklar harakatlanmasa ham, harakatni tasavvur qilish kursorlarni boshqarishi yoki so‘zlarni yozishi mumkin.
– P300 Potensiallar: muhim narsani payqaganda paydo bo‘ladigan miya reaksiyalari. “P300 imlo quroli”da miltillovchi satrlar va ustunlar kam mashq talab qiladigan tanlangan harfni ko‘rsatadi.
Yana bir asosiy maqsad – harakatni tiklash. SMRga asoslangan MKI falajlangan bemorlarga harakatni tasavvur qilish orqali robot qo‘llari yoki qo‘l tirgaklarini boshqarishga imkon beradi. Ba’zi hollarda MKI funksional elektr stimulyatsiyasi (FES) bilan birga qo‘llaniladi, bu esa mushaklarni elektr impulslari orqali faollashtiradi. Bu orqa miya shikastlangan bemorlarga falajlangan oyoq-qo‘llarini o‘zlari harakatlantirish imkonini berdi va reabilitatsiyani tabiiy harakat nazoratiga yaqinlashtirdi.
Atrof-muhitni boshqarish
Shuningdek, MKI bemorlarga uyda ko‘proq mustaqillik berishi mumkin – bu ko‘pincha e’tibordan chetda qoladigan foyda. Og‘ir harakat cheklovlari bo‘lgan odamlar odatda oddiy vazifalarni bajarishda ham boshqalarga tayanadilar. MKI bilan ular chiroqlar, televizorlar, karavotlar, eshiklar, signalizatsiya yoki hatto kameralarni to‘g‘ridan-to‘g‘ri miya signallari orqali boshqarishlari mumkin.
Sinsotti va uning hamkasblari tomonidan o‘tkazilgan tajribaviy tadqiqot shunday tizimni yaratdi. EEG yordamida 14 nafar sog‘lom ko‘ngilli va og‘ir mushak kasalliklari bo‘lgan 4 nafar bemor quyidagilarni o‘rgandi:
– chiroqlarni yoqish va o‘chirish
– televizor va musiqa tizimini boshqarish
– motorli karavotni sozlash
– signalni ishga tushirish
– kirish eshigini ochish
– telefondan foydalanish
– simsiz kamera orqali atrofni kuzatish
Mashg‘ulotlardan so‘ng bemorlar 60-75% aniqlikka erishdilar, ko‘proq mustaqillikka ega bo‘ldilar va parvarishlovchilarning yukini yengillashtirdilar.
Neyroreabilitatsiya
Muloqot va nazoratdan tashqari, MKI miya va tananing jarohat yoki kasallikdan keyin tiklanishiga yordam berishi mumkin. Ushbu yondashuv – neyroreabilitatsiya deb ataladi – miya qayta tashkil etilishini rag‘batlantirish orqali harakat funksiyasi va hayot sifatini tiklashga qaratilgan.
Ikkita asosiy strategiya mavjud:
– Miyani to‘g‘ridan-to‘g‘ri mashq qildirish – Bemorlar miya faoliyatining sog‘lom namunalarini ishlab chiqarishni mashq qiladilar. MKI miyaning ma’lum funksiyalarini nazorat qilishni kuchaytirib, teskari aloqani ta’minlaydi. Tadqiqotlar shuni ko‘rsatadiki, insult bilan og‘rigan bemorlarda nafaqat miya faoliyati o‘zgargan, balki harakat funksiyasi ham yaxshilangan.
– Qurilmalar yordamida harakatlanishga ko‘maklashish – MKI signallari mushaklarni harakatlantirish uchun robotlashtirilgan tirgaklarni yoki funksional elektr stimulyatsiyasini (FES) boshqaradi. Bemorlar harakatni ko‘rganda va his qilganda, bu miya plastikligini rag‘batlantiradi, uzoq muddatli tiklanishni qo‘llab-quvvatlaydi. MKIni robototexnika yoki FES bilan birlashtirgan dastlabki tadqiqotlar umidli natijalarni ko‘rsatmoqda.
MKI asosidagi reabilitatsiya an’anaviy davolashni to‘ldirishi, terapevtning doimiy nazoratisiz mazmunli mashqlarni taklif qilishi va ehtimol xarajatlarni kamaytirgan holda natijalarni yaxshilashi mumkin.
Hozirgi MKI tizimlarining cheklovlari:
MKI juda istiqbolli va umidli ekanligi shubhasiz, ammo hozirgi MKI tizimlarida muhim muammolar mavjud.
Invaziv MKI kuchli va batafsil signallarni qayd etishi mumkin, ammo ular xavfsizlik masalalarini keltirib chiqaradi. Jarrohlik xavfli tanlov bo‘lib, hatto elektrodlar ham uzoq vaqt davomida beqaror bo‘lishi mumkin. Simsiz implantlar ba’zi muammolarni hal qilsa-da, ular faqat miyaning kichik qismlarini qamrab olishi va cheklangan hujayra faoliyatini qayd etishi mumkin.
Noninvaziv MKI esa buning butunlay aksi. Ular bosh terisiga joylashtirilgani uchun xavfsiz hisoblanadi. Biroq, ular torroq chastota diapazonlarini qayd etadi, talqin qilish qiyin va signallari kuchsizroq. Shunga qaramay, EEGga asoslangan MKI allaqachon uyda kam sonli falajlangan odamlar tomonidan qo‘llanilmoqda, bu ularning amaliy imkoniyatlarini ko‘rsatadi. Ularning salohiyatini oshirish uchun ko‘proq ishlash kerak, ayniqsa, ko‘proq mustaqil boshqaruv kanallarini qo‘shish orqali (bu foydalanuvchilarga bir vaqtning o‘zida bir nechta funksiyalarni boshqarish imkonini beradi, masalan, robot qo‘lni 3D formatda harakatlantirish).
Yana bir muammo – foydalanuvchilarning charchashi va diqqati. MKI ko‘p aqliy mehnatni talab qiladi va odamlar tez charchab qolishi mumkin, bu esa ishlash samaradorligining barqaror bo‘lmasligiga olib keladi. Diqqatni chalg‘ituvchi omillar, kasallikning rivojlanishi yoki shunchaki charchash kabi holatlar aniqlikni pasaytirishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, MKI foydalanuvchiga doimiy ravishda moslashishi kerak. Hozirgi tizimlar ko‘pincha uzoq va takroriy o‘quv mashqlarini talab qiladi. Kelajakda bu jarayon avtomatik ravishda moslashadigan va o‘rganadigan aqlliroq algoritmlar yordamida qisqartirilishi mumkin.
MKI tizimlari haqiqatan ham amaliy bo‘lishi uchun tezlik, aniqlik, barqarorlik, foydalanish qulayligi va hatto tashqi ko‘rinishni (kosmezis) yanada yaxshilash kerak. Shunda tizimlar nafaqat funktsional, balki kundalik hayotda qulay va jozibador bo‘ladi.
Miya-kompyuter interfeysi kelajagi:
MKI – bu jamoaviy ish. Neyrologlar, muhandislar, kompyuter olimlari, psixologlar, shifokorlar va reabilitatsiya bo‘yicha mutaxassislar birgalikda ishlashlari kerak. Taraqqiyot asosan texnik takomillashtirishga qaratilgan bo‘lsa-da, haqiqiy yutuqlar ushbu sohalarning barchasidagi hamkorlikdan kelib chiqadi.
Tadqiqotchilar katta muammolarni hal qilmoqdalar: miya signallarini yozib olish usulini takomillashtirish, tarjimani tezroq va aniqroq qilish, foydalanuvchilarga moslashadigan tizimlarni loyihalash va kundalik hayotda samaradorlikni isbotlash. Ba’zi MKI tizimlari allaqachon laboratoriyadan tashqarida qo‘llanilmoqda, odamlarga elektron pochta xabarlarini yozishda, nutq qurilmalarini boshqarishda yoki uy muhitini boshqarishda yordam bermoqda. Shunga qaramay, hozirgi tizimlar cheklangan va faqat oz sonli odamlarga xizmat qilmoqda.
Biroq, bu sohadagi salohiyat juda katta. MKI bir kun kelib falajlangan bemorlarning harakatini tiklashi, izolyatsiya qilingan odamlarga ovozini qaytarishi va inson tafakkuri bilan texnologiyalar o‘rtasidagi bo‘shliqni to‘ldirishi mumkin. Pirovard maqsad – mustaqillik, millionlab odamlarning muloqot qilish, ishlash va to‘laqonli yashash erkinligiga ega bo‘lishi. Bu imkoniyat MKI kelajagini nafaqat texnik muammo, balki ilm-fanning eng ilhomlantiruvchi chegaralaridan biriga aylantiradi.
Edited and translated by Mashhura Qudratova and Madina Bakhshullaevna
Adabiyotlar:
- Mak, Joseph N., and Jonathan R. Wolpaw. 2010. “Clinical Applications of Brain-Computer Interfaces: Current State and Future Prospects.” IEEE Reviews in Biomedical Engineering 2: 187–199. https://doi.org/10.1109/RBME.2010.2084071.
- Nicolas-Alonso, Luis Fernando, and Jaime Gomez-Gil. 2012. “Brain Computer Interfaces, a Review.” Sensors 12 (2): 1211–1279. https://doi.org/10.3390/s120201211.
- Neurotechnology, Elon Musk and the goal of human enhancement: https://www.theguardian.com/technology/2018/jan/01/elon-musk-neurotechnology-human-enhancement-brain-computer-interfaces
