Elena Pitsik— นักวิจัยรุ่นเยาว์จากห้องปฏิบัติการประสาทวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการรับรู้ของมหาวิทยาลัย
การเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับสมอง
อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองเป็นระบบที่ช่วยให้สามารถโต้ตอบระหว่างสมองและคอมพิวเตอร์ได้เป็นการเปิดช่องทางการสื่อสารระหว่างสมองและคอมพิวเตอร์และอนุญาตให้แลกเปลี่ยนข้อมูลซึ่งกันและกัน ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือการสร้างคำสั่งสำหรับอุปกรณ์ภายนอกโดยใช้การทำงานของสมอง อุปกรณ์ภายนอกอาจเป็นคอมพิวเตอร์แอพพลิเคชั่นหุ่นยนต์โดรนอวัยวะเทียมโครงกระดูกภายนอกหรืออะไรก็ได้ ขอบเขตของอินเทอร์เฟซดังกล่าวกว้างมาก
ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของอินเทอร์เฟซคือเทคโนโลยีสำหรับบันทึกสัญญาณทางชีวภาพจากสมองมีเทคโนโลยีมากมายที่สามารถเป็นได้นำไปใช้ในอินเทอร์เฟซ สัญญาณของกิจกรรมทางไฟฟ้าจะถูกบันทึกโดยใช้เครื่องขยายเสียง - เครื่องตรวจคลื่นสมองไฟฟ้า พวกเขาจะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ซึ่งประมวลผลสัญญาณเหล่านี้ มีอินเทอร์เฟซขนาดเล็กและกะทัดรัดที่ใช้เทคโนโลยีไร้สาย มีชิปตัวเล็ก ๆ ตัวหนึ่งจริงๆ แต่ถ้าคุณวางแผนที่จะใช้อินเทอร์เฟซในสถานพยาบาล (เช่น การฟื้นฟูหลังเกิดโรคหลอดเลือดสมอง) คุณอาจต้องการช่องทางและข้อมูลขนาดใหญ่มากมาย การประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ต้องใช้ทรัพยากรการประมวลผลจำนวนมาก ดังนั้นโดยส่วนใหญ่แล้วมักจะใช้คอมพิวเตอร์แยกต่างหากที่มีซอฟต์แวร์พิเศษ และหลังจากที่ซอฟต์แวร์นี้ประมวลผลสัญญาณสมองแล้ว ก็จะถูกแปลเป็นคำสั่งสำหรับอุปกรณ์ภายนอกเพื่อให้ข้อเสนอแนะ แทนที่จะเป็นจอภาพแบบคลาสสิก อาจเป็นอะไรก็ได้ ตั้งแต่แอปพลิเคชันสำหรับติดตามอารมณ์ของคุณไปจนถึงระบบควบคุมหุ่นยนต์
การเชื่อมต่อระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์สามารถแบ่งได้เป็นสามประเภทหลัก ๆประการแรก นี่คืออินเทอร์เฟซแบบนิวรัลแบบแอคทีฟซึ่งบ่งบอกเป็นนัยว่าผู้ใช้ควบคุมอุปกรณ์หรือแอปพลิเคชันภายนอกโดยตรงและอย่างมีสติ อินเทอร์เฟซของระบบประสาทคือการทำงานของสมองที่ผู้ใช้สร้าง อ่าน ประมวลผล และแปลงเป็นคำสั่ง ประเภทที่สองคือส่วนต่อประสานประสาทแบบปฏิกิริยา ในนั้นการทำงานของสมองไม่ได้ผลิตโดยสมองอย่างมีสติ แต่ถูกกระตุ้นโดยอิทธิพลภายนอก - แสง, เสียง, ความรู้สึกสัมผัส, คำสั่ง เช่น ภาพหรือเสียงที่กระตุ้นให้เกิดการตอบสนองบางอย่างในใจเรา และเราไม่สามารถสร้างคำตอบนี้ได้อย่างมีสติ หากไม่มีสิ่งกระตุ้นจากภายนอก ดังนั้นเราจึงต้องการคำติชมบางอย่าง อินเทอร์เฟซของคอมพิวเตอร์สมองจะค้นหาการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกในสมองของเรา และใช้เพื่อสร้างคำสั่งและควบคุมอุปกรณ์ภายนอกหรือเพื่อโปรไฟล์ข้อเสนอแนะ ส่วนต่อประสานประสาทประเภทที่สามคือส่วนต่อประสานประสาทแบบพาสซีฟ ซับซ้อนและเข้าใจยากที่สุดเนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างคำสั่งใด ๆ สำหรับอุปกรณ์ภายนอกและไม่มีการควบคุมเลย อินเทอร์เฟซนี้จะคอยติดตามคุณและติดตามสภาพของคุณในระหว่างกิจกรรมประจำวันของคุณ นั่นคือคุณอ่าน ทำงาน ขับรถ และอินเทอร์เฟซแบบนิวรอลจะตรวจสอบคุณ สามารถใช้เพื่อติดตามระดับความสนใจ การโฟกัส ความเหนื่อยล้า ภาระการรับรู้ และยังให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับอาการของคุณอีกด้วย
การฟื้นฟูระบบประสาทและการใช้อินเทอร์เฟซอื่น ๆ
อินเทอร์เฟซของระบบประสาทมีความสำคัญทางสังคมสูงสำหรับการพัฒนาระบบการฟื้นฟูสมรรถภาพต่างๆ และปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้ที่มีความต้องการเพิ่มเติมเช่นคนที่มีอาการล็อคอิน-พวกเขาสูญเสียโอกาสในการติดต่อกับโลกภายนอกทั้งหมด แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงมีสติสัมปชัญญะ คนเหล่านี้เป็นอัมพาตโดยสิ้นเชิงที่ไม่สามารถพูด ขยับ หรือแม้แต่ขยับตาได้ ดังนั้นพวกเขาจึงไม่มีทางเลือกอื่นในการสื่อสารนอกจากการใช้อินเทอร์เฟซประสาทเพื่ออ่านการทำงานของสมองและแปลเป็นคำสั่งเฉพาะ คำสั่งเหล่านี้สามารถสร้างเสียงพูด ควบคุมแอปพลิเคชันต่างๆ เพื่อรักษาฟังก์ชันการทำงานในแต่ละวัน ตลอดจนให้การสื่อสารขั้นพื้นฐานกับบุคคลอื่น อาการที่รุนแรงน้อยกว่าคืออัมพาตบางส่วน เช่น คนนั่งรถเข็นที่ไม่สามารถเดินได้ หรืออัมพาตต่างๆ หลังเกิดโรคหลอดเลือดสมองหรือจากอาการบาดเจ็บ ในกรณีของอัมพาตหากรักษาไม่หายคุณภาพชีวิตของบุคคลดังกล่าวจะดีขึ้นได้โดยการจัดให้มีโครงกระดูกภายนอกหรือออร์โธซิสบางชนิดที่สามารถควบคุมได้โดยใช้ส่วนต่อประสานประสาท นี่เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการพัฒนาส่วนต่อประสานประสาท
การประยุกต์ใช้อินเทอร์เฟซประสาทที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในทางการแพทย์คือการฟื้นฟูระบบประสาทนี่เป็นโอกาสที่จะเร่งกระบวนการฟื้นฟูให้เร็วขึ้นบุคคลหลังจากได้รับบาดเจ็บหรือเป็นโรคหลอดเลือดสมอง โดยใช้การฝึกที่มีอินเทอร์เฟซ "คอมพิวเตอร์สมอง" ซึ่งเกี่ยวข้องกับการรองรับการเคลื่อนไหวของการเคลื่อนไหว นั่นคือ ชุดของการเคลื่อนไหวในจินตนาการ มีการศึกษาจำนวนมากที่แสดงให้เห็นว่าอินเทอร์เฟซดังกล่าวเร่งความเร็วและปรับปรุงกระบวนการฟื้นฟูสมรรถภาพของผู้คนอย่างมีนัยสำคัญโดยฟื้นฟูการทำงานของมอเตอร์ที่สูญเสียไป
เมื่อเร็ว ๆ นี้อินเทอร์เฟซสมองกับคอมพิวเตอร์ได้เข้าสู่ตลาดหลักและได้รับผู้ชมในวงกว้างขึ้นปัจจุบันอินเทอร์เฟซแบบนิวรัลสามารถซื้อได้บน eBayเงินเพียงเล็กน้อยก็จะมีราคาถูกกว่าสมาร์ทโฟนด้วยซ้ำ ก่อนอื่นใช้เพื่อความบันเทิง - ในอุตสาหกรรมเกม บ่อยครั้งที่อินเทอร์เฟซประสาทใช้เพื่อตรวจสอบสถานะต่าง ๆ - อารมณ์หรือระยะการนอนหลับ อินเทอร์เฟซประสาทสำหรับการทำสมาธิช่วยให้บุคคลผ่อนคลายและนำทางเขาตามผลลัพธ์ของการติดตามการทำงานของสมอง อุปกรณ์ที่คล้ายกันยังใช้ในการพัฒนาระบบต่างๆ สำหรับฝึกทักษะการรับรู้ เช่น ความสนใจ สมาธิ หรือภาระการรับรู้ นี่เป็นส่วนสำคัญเนื่องจากสามารถนำมาใช้ได้ เช่น ในการพัฒนาระบบโหลดการรับรู้สำหรับนักบินเครื่องบินและคนขับรถบรรทุก
สมองคืออะไรและคุณจะวัดการทำงานของมันได้อย่างไร
คุณและฉันคือสมองของเราสมองประกอบด้วยเซลล์ที่เรียกว่าเซลล์ประสาท และแต่ละเซลล์ประสาทประกอบด้วยนิวเคลียส ร่างกาย และกระบวนการต่าง ๆ ที่ช่วยให้มั่นใจในการสื่อสารกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ - เหล่านี้คือเดนไดรต์แอกซอนและเทอร์มินัล (ความต่อเนื่องของแอกซอนสำหรับการสื่อสารกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ - "เทคโนโลยีขั้นสูง") เซลล์ประสาทหนึ่งตัวเป็นโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่าย แต่มีเซลล์ประสาทหลายพันล้านเซลล์อยู่ในหัว ดังนั้นพวกเขาจึงร่วมกันสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่ที่สามารถประมวลผลชุดข้อมูลที่ซับซ้อนและจัดเตรียมให้เราในฐานะปัจเจกบุคคล
สมองเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์กล่าวคือระบบที่สามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลเซลล์ประสาทมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันเป็นหลักสองวิธี - พันธะไฟฟ้าและเคมี สัญญาณไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยเซลล์ประสาทและส่งผ่านแอกซอนไปยังไซแนปส์ (การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาท - "เทคโนโลยีขั้นสูง") ของเซลล์ประสาทอื่น เมื่อสัญญาณไฟฟ้ามาถึงเอาท์พุตของเซลล์ประสาทหนึ่ง มันจะถูกแปลงเป็นข้อความทางเคมีบางชนิดที่เรียกว่าสารสื่อประสาท และพวกมันจะถูกส่งจากเอาต์พุตของเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอินพุตของอีกเซลล์ประสาทหนึ่ง ซึ่งในทางกลับกัน จะรับพวกมัน ประมวลผลพวกมัน เปลี่ยนพวกมันให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า และส่งพวกมันต่อไปตามสายโซ่นี้ เซลล์ประสาทสามารถรับและส่งสัญญาณไฟฟ้าผ่านตัวมันเอง หรือดับลง โดยไม่รับและขัดขวางสายโซ่ กิจกรรมใดๆ ของเราก่อให้เกิดเครือข่ายเซลล์ประสาทที่กะพริบอย่างต่อเนื่อง ก่อให้เกิดรูปแบบบางอย่างที่ช่วยให้เราสามารถประมวลผลกิจกรรมของมนุษย์ที่มีการเคลื่อนไหวหลายประเภท
มีหลายวิธีในการวัดกิจกรรมทางไฟฟ้าของสมองประการแรก นี่คือการตรวจสมองจากสนามแม่เหล็กซึ่งเกี่ยวข้องกับการวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากกิจกรรมทางไฟฟ้าในสมอง เครื่อง MEG เป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่บุคคลนั่งนิ่งเนื่องจากขั้วไฟฟ้าที่อ่านสนามแม่เหล็กไม่ได้วางอยู่บนศีรษะ แต่อยู่ห่างจากศีรษะพอสมควร MEG มีความไวมากต่อการรบกวนจากภายนอกต่างๆ รวมถึงสนามแม่เหล็กของโลกและสนามแม่เหล็กอื่นๆ ที่เติมเต็มความเป็นจริงทั้งหมดของเรา ดังนั้นเพื่อให้ MEG ทำงานได้ดีจึงต้องวางไว้ในห้องที่มีฉนวนป้องกัน อีกวิธีหนึ่งคือสเปกโทรสโกปีช่วงอินฟราเรดใกล้ นี่คือเทคโนโลยีการถ่ายภาพระบบประสาทที่ช่วยให้เราเห็นภาพกระบวนการที่เกิดขึ้นในสมอง ใช้แสงอินฟราเรดเพื่อวัดความเข้มข้นของออกซีและดีออกซีเฮโมโกลบิน อุปกรณ์ประกอบด้วยฝาปิดซึ่งติดตั้งกระบอกสูบไว้ติดกับพื้นผิวของหนังศีรษะอย่างแน่นหนา และแบ่งออกเป็นสองประเภท - แหล่งกำเนิดและเครื่องตรวจจับ แหล่งกำเนิดจะปล่อยลำแสงออกมาในช่วงอินฟราเรด แสงนี้ผ่านผิวหนัง กะโหลกศีรษะ และเยื่อหุ้มสมองชั้นบน ซึ่งก็คือสมอง มันไหลผ่านกลับคืนสู่พื้นผิวหนังศีรษะและถูกเครื่องตรวจจับจับไว้ นอกจากนี้ทุกสิ่งที่สามารถมองเห็นได้ยังมีข้อมูลที่สำคัญมากเกี่ยวกับระดับออกซิเจนในเลือด เมื่อเราดำเนินการบางอย่าง เช่น การแตะ เลือดของเราในบริเวณมอเตอร์จะอิ่มตัวด้วยออกซิเจน เราสามารถวัดสิ่งนี้และกำหนดเป็นรูปแบบได้ เทคโนโลยีต่อไปคือการตรวจคลื่นสมองไฟฟ้าซึ่งมีประสิทธิภาพมากที่สุด สามารถใช้ในส่วนต่อประสานประสาทได้เนื่องจากมีราคาไม่แพงและค่อนข้างง่าย ฉันสวมหมวก หมุนอิเล็กโทรด หล่อลื่นด้วยครีม - และพวกมันก็ใช้งานได้ การติดตั้ง EEG - เครื่องตรวจคลื่นสมองไฟฟ้า - ก็เป็นหมวกที่วางบนศีรษะของบุคคลเช่นกัน จำเป็นต้องกดอิเล็กโทรดเข้ากับศีรษะของบุคคลให้แน่นยิ่งขึ้นและวางตำแหน่งให้ถูกต้อง
เหตุใดจึงควรฝังอินเทอร์เฟซของระบบประสาทในสมอง?
Electroencephalographs แตกต่างกันพวกเขาเขียนสัญญาณที่มีความละเอียดต่างกันและมีจำนวนช่องที่แตกต่างกัน EEG ยังมาในสองประเภท โดยพื้นฐานแล้ว EEG มีทั้งแบบรุกรานและไม่รุกราน EEG ที่รุกรานนั้นเกี่ยวข้องกับการผ่าตัดเพื่อเปิดกะโหลกศีรษะและวางอิเล็กโทรดลงบนพื้นผิวสมองของคุณโดยตรง เป็นที่ชัดเจนว่าเทคโนโลยีนี้ไม่ได้ใช้ในมนุษย์ ส่วนใหญ่จะใช้ในสัตวศาสตร์เพื่อศึกษากิจกรรมของพวกมัน ซึ่งคล้ายกับกิจกรรมของมนุษย์มาก สัญญาณ EEG ซึ่งอ่านโดยตรงจากพื้นผิวของเปลือกสมองและเซลล์ประสาทกลุ่มเล็กๆ มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่ไม่รุกราน เนื่องจากปราศจากสิ่งประดิษฐ์ต่าง ๆ ที่เป็นลักษณะของ EEG
มีพื้นที่ที่อินเทอร์เฟซแบบรุกรานมีความสำคัญมากและในความเป็นจริงแล้วเทคโนโลยีเดียวที่สามารถบรรเทาสภาพของบุคคลได้ตัวอย่างเช่น นี่คือโรคลมบ้าหมูห้องปฏิบัติการของเราศึกษาโรคลมบ้าหมูประเภทหนึ่งที่เรียกว่าโรคลมบ้าหมูแบบไม่มีตัวตน นี่คือโรคลมบ้าหมูที่ไม่เกี่ยวข้องกับอาการชัก บุคคลไม่ประสบอาการชักระหว่างการโจมตีเขาเพียงแค่ตัดการเชื่อมต่อจากโลกไปชั่วขณะหนึ่ง และเขาไม่รู้เรื่องนี้ ว่าเขาถูกตัดการเชื่อมต่อแล้ว ภาวะนี้ยังเป็นอันตรายมากแม้ว่าจะไม่มีอาการภายนอกใด ๆ นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าบุคคลนั้นได้ตัดขาดจากความเป็นจริงแล้ว เพราะเขาอาจจะไม่รู้ว่าเขาเป็นโรคลมบ้าหมูและหมดสติขณะขับรถ เป็นต้น ดังนั้นการป้องกันการโจมตีทั้งหมดจึงมีความสำคัญมากและอินเทอร์เฟซก็สามารถป้องกันได้ เมื่อบุคคลถูกโจมตี ประการแรก จังหวะของสมองที่แตกต่างกันจะประสานกัน ซึ่งจับได้ง่ายมาก นอกจากนี้ การโจมตีจะเกิดขึ้นก่อนกิจกรรมบางประเภท - บางครั้งก่อนการโจมตีเราสามารถระบุได้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นต่อไป เมื่ออินเทอร์เฟซประสาทตรวจพบสิ่งนี้ ก็สามารถส่งแรงกระตุ้นไปยังสมองที่ช่วยระงับการโจมตีนี้ได้ ในขณะเดียวกัน คนที่สวมอินเทอร์เฟซนี้เป็นประจำจะไม่รู้สึกอะไรและจะไม่รู้ว่าเขากำลังจะถูกโจมตี
Neuralink Ilona Mask แตกต่างจากที่อื่นneurointerfaces ที่รุกรานโดยขั้วไฟฟ้าที่เขียน EEG นั้นอยู่บนเส้นใยที่บางมาก (บางกว่าเส้นผมของมนุษย์) และมีขั้วไฟฟ้าจำนวนมากอยู่บนเส้นใยเส้นเดียวสามารถบันทึกอิเล็กโทรดได้ถึง 3,000 อิเล็กโทรดนี่เป็นข้อมูลจำนวนมหาศาล เนื่องจากพวกมันตั้งอยู่บนเปลือกนอก พวกมันจึงมีขนาดเล็กมากและเขียนสัญญาณจากเซลล์ประสาทกลุ่มเล็กๆ วิธีนี้ทำให้เราสามารถจับกิจกรรมที่ละเอียดอ่อนมากได้
เทคโนโลยีของ Mask ช่วยแก้ปัญหาที่มักเกิดขึ้นได้บางส่วนเมื่อใช้การแพร่กระจายของคลื่นไฟฟ้าสมองแบบไม่รุกราน (จากภาษาอังกฤษ "ความแรงของสนามไฟฟ้า" - "ไฮเทค")เมื่อเราเขียน EEG แบบไม่รุกราน เราจะวางซ้อนอิเล็กโทรดบนศีรษะ และบันทึกจากเซลล์ประสาทกลุ่มใหญ่ มันสร้างสนามพลังงานทั่วไป สนามไฟฟ้าจากเซลล์ประสาทต่างๆ ซ้อนทับกันและรบกวนซึ่งกันและกัน ดังนั้นเมื่อเราเขียนกิจกรรมบางประเภท เราก็มีกิจกรรมที่แตกต่างกันมากมายซึ่งขัดขวางการประมวลผล และปัญหาใหญ่มากกับอินเทอร์เฟซที่รุกรานทั้งหมดก็คือ ร่างกายของเราไม่ต้องการให้มีสิ่งแปลกปลอมผลักเข้าไป
EEG แบบไม่รุกรานคือ EEG ที่เราใช้อย่างต่อเนื่องโดยพื้นฐานแล้วสิ่งเหล่านี้คืออิเล็กโทรดที่วางอยู่พื้นผิวของศีรษะด้วยหมวก อิเล็กโทรดแต่ละตัวจะบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทกลุ่มใดกลุ่มหนึ่ง ตำแหน่งของอิเล็กโทรดมีความสำคัญมากเนื่องจากมีอิทธิพลอย่างมากต่อผลการประมวลผล
ภาพคลื่นไฟฟ้าสมองเป็นสัญญาณไฟฟ้าการประมวลผลสัญญาณนี้เป็นงานของรังสีฟิสิกส์เราสามารถใช้วิธีการวิเคราะห์แบบเดิมเพื่อแยกคุณลักษณะของสัญญาณนี้ได้ หน้าที่ของเราคือการเน้นรูปแบบบางอย่างที่สอดคล้องกับการเคลื่อนไหวนี้
ปัญหาหลักในการสร้างอินเทอร์เฟซระบบประสาท
เหตุใดการสร้างส่วนต่อประสานประสาทจึงเป็นเรื่องยากเพราะงานเหล่านี้เป็นงานที่ยากมาก:ประมวลผล EEG และระบุรูปแบบ พวกเขาต้องการแนวทางแบบบูรณาการและระมัดระวัง ประการแรก เพราะแต่ละคนมีความเป็นปัจเจกบุคคล เช่นเดียวกับสมองของเขา แม้แต่แฝดโฮโมไซกัสก็มีสมองที่แตกต่างกันมาก เช่น ลายนิ้วมือ เราไม่สามารถสร้างระบบสากลที่เหมาะกับทุกคนได้เหมือนกัน จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยน ปรับเทียบ และเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องสำหรับทุกคน เหตุผลต่อไปคือลักษณะเฉพาะของงาน แต่ละคนสามารถทำงานเดียวกันได้แตกต่างกันและสะสมกิจกรรมที่แตกต่างกัน การวางตำแหน่งเซ็นเซอร์ก็เป็นปัจจัยของมนุษย์เช่นกัน ในการทดลองต่างๆ เซ็นเซอร์อาจมีตำแหน่งแตกต่างกันเล็กน้อย แต่ก็สำคัญมากเช่นกัน เนื่องจากเซ็นเซอร์จะเขียนกิจกรรมที่แตกต่างกัน อีกเหตุผลหนึ่งก็คือการเปลี่ยนแปลงของสมองที่ไม่คงที่ในทุกช่วงเวลา ซึ่งหมายความว่ามีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาในทุกช่วงเวลา เราสามารถรับสัญญาณ EEG ชิ้นใหญ่ แบ่งเป็นวินาที และแต่ละวินาทีก็จะแตกต่างกัน สมองมีการเปลี่ยนแปลง พัฒนา และปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมภายนอกอยู่ตลอดเวลา ปัญหาสำคัญคือเสียงรบกวนในระดับสูงในการบันทึก EEG และสิ่งประดิษฐ์ เนื่องจากเราวางอิเล็กโทรดไว้บนพื้นผิวของหนังศีรษะ และใต้ระหว่างผิวหนังและกะโหลกศีรษะ จึงมีเส้นใยกล้ามเนื้อที่ทำงาน เคลื่อนไหว และสร้างกลไกบางอย่างบนสัญญาณ EEG นอกจากนี้เรายังขยับตากระพริบตาอย่างต่อเนื่องและทั้งหมดนี้ยังเป็นแนวทางให้กับ EEG ซึ่งมองเห็นได้ไม่เพียง แต่บนช่องบนหน้าผากเท่านั้น แต่ยังอยู่ที่ด้านหลังศีรษะด้วย นอกจากนี้หัวใจของเรายังเต้นอีกด้วย ความผิดปกติของหัวใจมีอยู่ใน EEG ในเกือบทุกคน เกิดจากการเต้นของเลือดในหลอดเลือดใต้ผิวหนัง
มีวิธีการดีๆ มากมายที่ช่วยให้เรากำจัดสิ่งประดิษฐ์ทั้งหมดได้คุณสามารถลบสิ่งประดิษฐ์หรือกรองได้มีวิธีการที่ช่วยให้คุณสามารถลบส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับการเต้นของหัวใจ สิ่งผิดปกติของกล้ามเนื้อตา และกรองสัญญาณ EEG ในช่วงที่เราต้องการ ต่อไปจะใช้การวิเคราะห์ความถี่เวลาเป็นวิธีการวิเคราะห์สัญญาณ เราประเมินพลังงานของแต่ละจังหวะและดูว่าจังหวะใดมีไดนามิกที่เกี่ยวข้องกับเอฟเฟกต์ที่เรากำลังมองหา การวิเคราะห์ความถี่เวลาประกอบด้วยเวฟเล็ต การวิเคราะห์ฟูเรียร์ ฯลฯ
ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างการเชื่อมต่อการทำงานระหว่างส่วนต่างๆของสมองเมื่อเราทำอะไรบางอย่าง (เราขยับมือลองนึกภาพการเคลื่อนไหวของมือ) บริเวณสมองของเราโต้ตอบแบบซิงโครนัสหรือแบบอะซิงโครนัส พวกเขามีอิทธิพลซึ่งกันและกันในระหว่างการโต้ตอบนี้ จากอิทธิพลเหล่านี้ จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างเครือข่ายการเชื่อมต่อเชิงฟังก์ชันที่อธิบายว่าการเชื่อมต่อใดมีความเข้มแข็งและอ่อนแอลง และจากสิ่งนี้ เราสามารถสรุปได้ว่ากิจกรรมของเราถูกสร้างและประมวลผลโดยเซลล์ประสาทอย่างไรในระดับ สมองทั้งหมด โครงข่ายประสาทเทียมมีแนวโน้มมากที่สุดในที่นี้ เนื่องจากทำงานได้อย่างรวดเร็วและอิงตามแบบจำลองทางชีววิทยาของเซลล์ประสาท
สัญญาณ EEG เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งมีองค์ประกอบมากมาย แต่ความซับซ้อนของสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาและขึ้นอยู่กับสิ่งที่เราทำจากพลวัตของความซับซ้อนนี้เราสามารถเข้าใจสิ่งนั้นได้เกิดขึ้น ประเมินมัน จำแนกมัน และสร้างตัวแยกประเภทบางอย่างบนพื้นฐานนี้ ตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงคือการลบอาร์ติแฟกต์ออก สมมติว่าเรามีสัญญาณ EEG แบบหลายช่องสัญญาณ และมีสิ่งแปลกปลอมปรากฏอยู่บนสัญญาณ ซึ่งทำให้เกิดการรบกวนในเกือบทุกช่องสัญญาณ และพวกมันดูเหมือนสิ่งประดิษฐ์เกี่ยวกับดวงตา พวกมันจะถูกลบออกโดยใช้วิธีส่วนประกอบอิสระ แต่ละสัญญาณจะถูกแบ่งออกเป็นหลายองค์ประกอบซึ่งมีข้อมูลของตัวเอง หนึ่งในนั้นประกอบด้วยสิ่งที่เราไม่ต้องการในสัญญาณ นั่นคือสิ่งประดิษฐ์เกี่ยวกับดวงตา เรารับมันแล้วโยนมันทิ้งไป เราได้รับสัญญาณที่ชัดเจนและให้ข้อมูลมากขึ้นซึ่งมีสิ่งที่เราต้องการ การกรองเป็นสิ่งพื้นฐาน
สัญญาณหนึ่งสามารถกรองในช่วงความถี่ที่แตกต่างกันจังหวะอัลฟ่า (8–14 Hz) และจังหวะเบต้า (15–30 Hz) -นี่คือจังหวะของสมองสองจังหวะ ซึ่งเป็นองค์ประกอบความถี่สองส่วน ซึ่งมีข้อมูลมากที่สุดเกี่ยวกับวิธีที่สมองประมวลผลกิจกรรมการเคลื่อนไหว หากเราต้องการจำแนกการเคลื่อนไหวในจินตนาการหรือจริง เราจะหันไปหาจังหวะอัลฟ่าและเบต้าแล้วมองหารูปแบบจากสิ่งเหล่านั้น
การค้นหารูปแบบเป็นงานจำแนกประเภทเพื่อดูรูปแบบที่เราสามารถทำได้ใช้วิธีการวิเคราะห์ความถี่เวลา รูปแบบนี้คือกิจกรรมของการเคลื่อนไหวบน EEG และรูปแบบที่ถูกอ้างถึงบ่อยที่สุดคือการไม่ซิงโครไนซ์ที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ เราดำเนินกิจกรรมของจังหวะอัลฟ่า มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับวิธีการเคลื่อนไหวของเรา ข้อมูลนี้มีดังนี้: เมื่อเราเคลื่อนไหว จำนวนเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลข้อมูลจะลดลง ดังนั้นจังหวะอัลฟ่าจึงถูกระงับ แอมพลิจูดของมันลดลงและสร้างพลังงานน้อยลง การระงับจังหวะอัลฟานี้จะดำเนินต่อไปตลอดการเคลื่อนไหวทั้งหมด ถ้าเราเห็นว่าจังหวะอัลฟ่าลดลงเราก็บอกได้ว่ามีการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นในขณะนั้น ตัวอย่างเช่น บุคคลหนึ่งกำมือของเขาแน่น จังหวะอัลฟ่าลดลง พลังงานลดลง เขากำลังซิงโครไนซ์อยู่ และเราก็มองเห็นมันได้ จากนั้นบุคคลนั้นก็จะคลายมือของเขา และจังหวะอัลฟ่าก็กลับคืนสู่สภาพปกติ ปัญหาทั้งหมดก็คือการดีซินโครไนซ์จะมองเห็นได้ชัดเจนในข้อมูลโดยเฉลี่ย เราทำการเคลื่อนไหวหลายครั้ง คำนวณพื้นผิวของเวฟเล็ตสำหรับแต่ละอัน เฉลี่ยพวกมัน และได้ภาพที่สว่าง เราเคลื่อนไหวครั้งหนึ่ง นับพื้นผิวเวฟเล็ตของมันแล้วไม่เห็นอะไรเลย เราไม่เข้าใจอะไรเลยเพราะการเคลื่อนไหวนี้เป็นเอฟเฟกต์ที่ละเอียดอ่อนมาก
ดูเพิ่มเติมที่:
มาดูกันว่าหน้าร้อนของดาวเสาร์จะเป็นอย่างไร
มีรูปถ่ายว่าฝุ่นจากทะเลทรายไหลไปสู่มหาสมุทรแอตแลนติกอย่างไร
ดูว่ากล้องโทรทรรศน์ตัวต่อของฮับเบิลมองเห็นอะไรในอวกาศ