Jauns pētījums, ko veikuši neirozinātnieki no Vācijas Primātu centra (DPZ) – Leibnica primātu pētniecības institūta Getingenē, liecina, ka mūsu smadzenes kustību laikā dažādi tiek galā ar dažādām vizuālās nenoteiktības formām. Atkarībā no nenoteiktības veida tam ir ļoti atšķirīga ietekme uz kustību plānošanu un izpildi smadzenēs. Šie atklājumi varētu veicināt smadzeņu un datora saskarņu optimizāciju, kas, piemēram, palīdz cilvēkiem ar paralīzi kontrolēt protēzes vai datorus, izmantojot tikai savas domas.
Iedomājieties, ka nakts vidū pamostaties izslāpis un jums tumsā jāsniedzas pēc glāzes ūdens. Bez skaidras redzes jūsu smadzenēm ir jānovērtē, kur atrodas glāze un kur ir jūsu roka – izaicinājums, kas bieži noved pie neprecīzām kustībām. Smadzenes apstrādā divus galvenos informācijas elementus: tām jāzina, kur atrodas jūsu roka un kur tā jāpārvieto. Bet kas notiek, ja šī informācija ir neprecīza? Zinātnieki no Sensorimotorikas pētniecības grupas DPZ pētīja šo vizuālās nenoteiktības problēmu kustību kontrolē savā pētījumā ar rēzus pērtiķiem.
Eksperimentā pērtiķi pārvietoja kursoru pa ekrānu, izmantojot rokas kursorsviru. Tika pētīti divi nenoteiktības veidi: mērķa nenoteiktības gadījumā mērķi attēloja vairāki izkliedēti objekti, atstājot tā precīzu atrašanās vietu neskaidru. atgriezeniskās saites nenoteiktības gadījumā kursors tika aizstāts ar vairākiem izkliedētiem, maziem objektiem, atstājot pērtiķa rokas precīzu pozīciju neskaidru. Pētnieki arī pārbaudīja atgriezeniskās saites nenoteiktības ietekmi, kamēr pērtiķi kontrolēja kursoru, izmantojot smadzeņu un datora saskarni , būtībā tikai ar domāšanas palīdzību. Šajā gadījumā bija pieejama tikai vizuāla atgriezeniskā saite par pērtiķu kustībām, savukārt ar faktiskām roku kustībām ķermenis izmanto arī citas maņu sistēmas, lai noteiktu rokas pozīciju.
Rezultāti liecina, ka smadzenes uz nenoteiktību reaģē atšķirīgi: mērķa nenoteiktība galvenokārt pasliktina kustības plānošanu un uzsākšanu. Kad pērtiķi precīzi nezināja, kur atrodas mērķis, kustības jau no paša sākuma bija mazāk precīzas, t. i., neprecīzi plānotas. Tas atspoguļojās arī smadzeņu šūnu aktivitātē motorajā garozā. Tomēr kustību traucējumi, ko izraisīja atgriezeniskās saites nenoteiktība, bija skaidri redzami tikai tad, kad pērtiķi bija pilnībā atkarīgi no vizuālās atgriezeniskās saites, piemēram, kad tās tika kontrolētas, izmantojot smadzeņu un datora saskarni. Šajā gadījumā atgriezeniskās saites nenoteiktība galvenokārt ietekmē kustības precīzu izpildi.
Pētnieki arī atklāja, ka neironu aktivitāte motorajā garozā atspoguļo gan mērķa, gan atgriezeniskās saites nenoteiktību, taču šīs divas nenoteiktības formas tiek apstrādātas dažādos laikos. Tas liecina, ka smadzenes integrē informāciju par mērķi un savu pozīciju dažādos kustību kontroles posmos.
Šie atklājumi varētu veicināt smadzeņu un datora saskarņu (SAS) uzlabošanu. Šī tehnoloģija ļauj, piemēram, paralizētiem cilvēkiem kontrolēt protēzes vai datorus tikai ar domām. Tā kā SAS lietotāji parasti lielā mērā paļaujas uz vizuālo atgriezenisko saiti, kas bieži vien ir vienīgā viņiem pieejamā, viņi ir īpaši uzņēmīgi pret nenoteiktību savu kustību uztverē. Daudzsološs risinājums varētu būt papildu sensoru signālu integrācija. Piemēram, vibrācijas motori, t. i., taustes atgriezeniskā saite, varētu sniegt lietotājiem papildu informāciju par viņu roku kustībām un kompensēt nenoteiktību. Aleksandra Geila vadītā pētniecības grupa jau turpina eksperimentus un tālāk attīsta pētniecības pieeju jaunā Sadarbības pētniecības centra SFB 1690 ietvaros.
Lukass Amans, neirozinātnieks Sensorimotorisko pētījumu grupā un pētījuma vadošais autors kopā ar Virdžīniju Kasasnovu, saka: "Mūsu rezultāti liecina, ka smadzenes var kompensēt nenoteiktību, ja ir pieejami alternatīvi informācijas avoti. Tas ir izšķirošs faktors BCI uzlabošanai, jo lietotāji pašlaik bieži vien ir ierobežoti ar vizuālu atgriezenisko saiti. Papildu maņu stimuli varētu palīdzēt padarīt neiroprotežu kontroli precīzāku un intuitīvāku."
Tādējādi pētījums sniedz svarīgu ieskatu par to, kā smadzenes tiek galā ar sensoro nenoteiktību, kas ir pamats tādu tehnoloģiju tālākai attīstībai, kas var palīdzēt cilvēkiem ar kustību traucējumiem.
Lasīt arī
