علم الأعصاب في مقعد القيادة
ميهول ناياك
تم التحديث في
28/04/2022
علم الأعصاب في مقعد القيادة
ميهول ناياك
تم التحديث في
28/04/2022
علم الأعصاب في مقعد القيادة
ميهول ناياك
تم التحديث في
28/04/2022
بقلم الدكتور نيكولاس ويليامز، عالم الأبحاث في Emotiv.
قبل عدة أشهر، عدت للعيش في الولايات المتحدة بعد ثماني سنوات قضيتها في الخارج. وجزء من بدء الحياة من جديد كان يعني شراء كل ما يحتاجه المرء للعيش. وبالإضافة إلى الأريكة والسرير وطاولة الطعام، كنت بالطبع بحاجة إلى سيارة. ونظراً لأنني أعتبر نفسي شخصاً ذكياً من الناحية المالية، فقد بحثت حصرياً عن الموديلات القديمة وذات التكلفة المعقولة، ولكن سرعان ما أصبت بالإحباط بسبب الأسعار المرتفعة والمخزون الشحيح. لقد كان سوق السيارات المستعملة في عام 2021 يجبرني فعلياً على شراء سيارة جديدة، وهو ما فعلته في النهاية. وسرعان ما تبخر استيائي الناجم عن انتهاك المبادئ الأساسية للتمويل الشخصي وحلت محله حماسة لا حدود لها للراحة والميزات التي جاءت مع سيارتي الرياضية متعددة الاستخدامات الجديدة تماماً من تويوتا.
لقد أُعجبت بشكل خاص بميزات القيادة الذاتية التي لم أكن، حتى ذلك الوقت، قد قرأت عنها سوى في المقالات. فالاستجابة بمساعدة التوجيه والرادار التطلعي جعلت القيادة لمسافات طويلة أمراً سهلاً للغاية. كان علي فقط أن أبقي عيني على الطريق ويدي مسترخية على عجلة القيادة، وكانت سيارتي تقود نفسها بنفسها تقريباً. وبإضافة ميزات تجنب الاصطدام، ومراقبة النقاط العمياء، والكاميرات الخلفية مع نظام إنذار لضمان عدم الرجوع للخلف والاصطدام بأي شخص يعبر من خلفي، كانت هذه السيارة الجديدة موضوعياً أكثر أماناً بمراحل من السيارات ذات الموديلات الأقدم التي دأبت على قيادتها طوال الجزء الأكبر من العقد الماضي.
بالطبع، السيارات لا تقود نفسها بنفسها بعد. وعلى الرغم من أنها تتميز بميزات ذاتية وأمان ذكية، فإن السيارات لا تزال تتطلب إشراف السائق وتدخله عند الضرورة. فنحن لا نزال بعيدين كل البعد عن إلغاء العنصر البشري من القيادة، وهذا العنصر هو المسؤول الأول عن حوادث السيارات والوفيات الناجمة عنها. فالبشر يرتكبون الأخطاء خلف المقود. وسواء قرروا أن تشغيل السيارة بعد شرب الكحول فكرة جيدة، أو أن السرعة الزائدة ممتعة، أو أنهم بحاجة إلى قيادة بضعة أميال إضافية فقط قبل التوقف للاستراحة، فإن البشر يتسببون في الكثير من حوادث السيارات التي يمكن تجنبها.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
وفقاً للإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA)، كان هناك 36,096 حالة وفاة بسبب حوادث الطرق في عام 2019. وبالنسبة لعام 2020، تشير التقديرات إلى أن الوفيات تجاوزت 38,000 حالة [1]. ونسبة كبيرة من هذه الوفيات ترجع إلى القيادة الخطرة وبالتالي يمكن تجنبها. وقد حددت الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة ستة أنواع من القيادة الخطرة: السرعة الزائدة، والقيادة تحت تأثير الكحول والمخدرات، وعدم استخدام أحزمة الأمان (أو استخدامها بشكل غير صحيح)، والقيادة المشتتة، والقيادة تحت تأثير النعاس. ونظراً لأن ثلثي جميع الوفيات المرورية يمكن أن تُعزى إلى السرعة والقيادة تحت التأثير، فإن العديد من حملات التدخل تستهدف بحق معالجة هذه المخاطر. ومع ذلك، فإن القيادة المشتتة والنعاس تؤديان إلى عدد غير قليل من الوفيات، حيث سجلت 3,142 حالة وفاة مرتبطة بالتشتت و697 حالة وفاة مرتبطة بالنعاس في عام 2019 [2].
استخدام علم الأعصاب لقياس مدى الانتباه في المختبر
علم الأعصاب في مقعد السائق - استخدام علم الأعصاب لقياس مدى الانتباه في المختبر.
يستخدم علماء الأعصاب طرقاً مختلفة لقياس الانتباه في المختبر. وتستفيد إحدى هذه الطرق من حقيقة أن دماغنا يطلق كميات صغيرة جداً من الكهرباء عندما تنشط خلاياه العصبية. وبإستخدام مخطط كهربية الدماغ (EEG)، يمكننا قياس التقلبات في هذه الكهرباء لمعرفة متى وأين ينشط الدماغ. وتُعرف السرعة أو التردد الذي تحدث به هذه التقلبات باسم الذبذبات، أو بشكل أكثر شيوعاً، موجات الدماغ. ويمكن لتردد موجات الدماغ أن يوفر بصيرة (Insight) بالظروف أو العمليات العقلية.
على سبيل المثال، تُعرف موجات الدماغ التي تتذبذب من 14 إلى 30 مرة في الثانية (أو 14-30 هرتز) بموجات بيتا وترتبط بمستويات عالية من التفاعل العقلي. وتُعرف التذبذبات في نطاق 8-13 هرتز بموجات ألفا وتظهر عموماً أثناء فترات الاسترخاء أو الانتباه السلبي. على سبيل المثال، غالباً ما ترى موجات ألفا عندما يكون الشخص يتأمل. وموجات ثيتا هي تذبذبات بين 4 و 7 هرتز وتظهر عندما يكون الشخص في حالة استرخاء عميق أو نعاس. وأبطأ الموجات هي موجات دلتا (1-4 هرتز) وتُلاحظ عندما يكون الشخص في نوم عميق.
شاهد المنشور ذي الصلة الدليل التمهيدي لمخطط كهربية الدماغ (EEG)
في المختبر، يمكن للعلماء قياس توقيت وحجم وتردد موجات الدماغ لتحديد مدى تفاعل عقل الشخص أو عدم تفاعله أثناء المهام. على سبيل المثال، عندما يرى الشخص أو يسمع شيئاً كان يراقبه، يُظهر مخطط كهربية الدماغ استجابة محددة للغاية تسمى P300، وهي موجة ذات سعة كبيرة تحدث بعد حوالي 300 مللي ثانية من ظهور الشيء [3]. وبالمثل، يمكن أن يشير انخفاض تذبذبات ألفا إلى أن شخصاً ما يولي اهتماماً وثيقاً لشيء ما [4]. كما ينتج عن الشعور بالنعاس أيضاً علامات واضحة في مخطط كهربية الدماغ من خلال تغيرات في تذبذبات دلتا وثيتا وألفا [5].
كيف يمكننا قياس الانتباه في السيارة؟
في السيارة، يمكننا قياس الانتباه والنعاس باستخدام الطرق السلوكية. على سبيل المثال، يمكن للكاميرات تتبع عيون السائقين للتأكد من أنهم ينظرون إلى الطريق. وبالمثل، يمكن للكاميرات اكتشاف متى تبدأ رؤوس السائقين في الإيماء مما يشير إلى أنهم يشعرون بالنعاس. ومع ذلك، لمجرد أن الشخص ينظر إلى الطريق أو أن رأسه لا يتدلى، فهذا لا يعني أنه منتبه أو أنه ليس متعباً. يمكن لمخطط كهربية الدماغ (EEG) أن يعزز اكتشاف هذه الحالات الخطرة. بل قد يكون قادراً على التنبؤ بها قبل ظهورها سلوكياً.
علم الأعصاب في مقعد السائق - يمكن لـ EEG أن يعزز اكتشاف هذه الحالات الخطرة. بل قد يكون قادراً على التنبؤ بها قبل ظهورها سلوكياً.
في عام 2020، أجرى الباحثون مراجعة منهجية للدراسات التي استخدمت أجهزة EEG المتوفرة تجارياً للكشف عن النعاس في الوقت الفعلي [6]. وأفادوا بأن سماعة الرأس الأكثر استخداماً في هذه الأنواع من الدراسات كانت تلك التي تصنعها شركة Emotiv، تليها Neurosky و Interaxon و OpenBCI. وبالنسبة للكشف عن النعاس، وجدوا أنه حتى ميزات EEG الأساسية، مثل تذبذبات التردد، يمكن استخدامها للكشف عن النعاس. ومع ذلك، فقد أشاروا إلى أنه في كثير من الحالات، "يظل تحسين الخوارزميات ضرورياً"، مما يعني أن خوارزميات التعلم الآلي أدت إلى عمليات كشف أكثر دقة.
الاستفادة من أجهزة EEG التجارية وخوارزميات التعلم الآلي للمساعدة في الحفاظ على سلامتنا
لقد كانت Emotiv رائدة في مجال أجهزة EEG التجارية لأكثر من عقد من الزمان. وخلال هذا الوقت، قامت بتطوير أنظمة EEG بأشكال مختلفة، بدءاً من القبعات البحثية التقليدية ذات 32 قناة إلى سماعات الأذن ذات القناتين. وتمثل الأنظمة ذات التصاميم المدمجة، مثل سماعات MN8 أو Insight، الخطوات الأولى نحو التكنولوجيا العصبية القابلة للارتداء يومياً. ومن خلال دمج هذه الأنواع من الأجهزة في عناصر التحكم في السيارات، قد نتمكن من منع الحوادث قبل حدوث الحالات العقلية المساهمة فيها من الأساس.
علم الأعصاب في مقعد السائق - الاستفادة من أجهزة EEG التجارية وخوارزميات التعلم الآلي للمساعدة في الحفاظ على سلامتنا.
إن دمج أجهزة EEG في السيارات ليس سوى جزء من الحل. فمن أجل الاستفادة من بيانات الدماغ التي يتم الحصول عليها، نحتاج إلى معالجتها وتحويلها إلى مقاييس مفيدة. وتحقق خوارزميات التعلم الآلي المتطورة ذلك من خلال فك تشفير بيانات EEG وتحويلها إلى ميزات يمكنها تحديد حالات عقلية معينة. وحتى الآن، طورت Emotiv سبعة من هذه الاكتشافات: الإحباط، والاهتمام، والاسترخاء، والتفاعل، والإثارة، والانتباه، والتوتر. وقد عمل مهندسو Emotiv بشكل وثيق مع علماء الأعصاب لتطوير عمليات الكشف هذه من خلال دراسات تجريبية صارمة تستخدم بروتوكولات معروفة بإثارة هذه الحالات. وفي مجال السيارات، تعمل Emotiv حالياً على ضبط كاشف تشتت انتباه السائق الذي تم تطويره داخل جهاز محاكاة القيادة. ويأتي ذلك في أعقاب نتائج واعدة من تعاون مع نادي السيارات الملكي في غرب أستراليا، والذي نتج عنه سيارة تعمل بالانتباه تبطئ سرعتها عندما يقل الانتباه [7]. ويمكنك العثور على بعض مقاطع الفيديو الخاصة بهذا التعاون و النتائج على YouTube.
علم الأعصاب ومستقبل القيادة
علم الأعصاب في مقعد السائق - علم الأعصاب ومستقبل القيادة.
بدءاً من التدخلات المبكرة مثل أحزمة الأمان والأشرطة التحذيرية المرتجة إلى التدخلات الحديثة مثل مكابح الطوارئ التلقائية والتوجيه المساعد، أصبحت سياراتنا أكثر أماناً بكثير. ومع ذلك، فإن عدد الأشخاص الذين يلقون حتفهم بسبب الحوادث كل عام يثبت أن أمامنا طريقاً طويلاً لنقطعه قبل أن نصل إلى النقطة التي يمكن فيها اعتبار السيارات "آمنة". ومع تقدم التكنولوجيا، ستستمر سياراتنا بلا شك في أن تصبح أكثر أماناً، ولكن طالما أن البشر هم المشغلون الرئيسيون للسيارات، فستستمر الحوادث الناجمة عن الأخطاء البشرية. وتمثل تكنولوجيا EEG مساراً واعداً بشكل خاص للتخفيف من حدة العامل البشري من خلال الكشف عن المؤشرات الطفيفة والتدخل قبل حدوث الظروف المسببة للحوادث.
المراجع
بقلم الدكتور نيكولاس ويليامز، عالم الأبحاث في Emotiv.
قبل عدة أشهر، عدت للعيش في الولايات المتحدة بعد ثماني سنوات قضيتها في الخارج. وجزء من بدء الحياة من جديد كان يعني شراء كل ما يحتاجه المرء للعيش. وبالإضافة إلى الأريكة والسرير وطاولة الطعام، كنت بالطبع بحاجة إلى سيارة. ونظراً لأنني أعتبر نفسي شخصاً ذكياً من الناحية المالية، فقد بحثت حصرياً عن الموديلات القديمة وذات التكلفة المعقولة، ولكن سرعان ما أصبت بالإحباط بسبب الأسعار المرتفعة والمخزون الشحيح. لقد كان سوق السيارات المستعملة في عام 2021 يجبرني فعلياً على شراء سيارة جديدة، وهو ما فعلته في النهاية. وسرعان ما تبخر استيائي الناجم عن انتهاك المبادئ الأساسية للتمويل الشخصي وحلت محله حماسة لا حدود لها للراحة والميزات التي جاءت مع سيارتي الرياضية متعددة الاستخدامات الجديدة تماماً من تويوتا.
لقد أُعجبت بشكل خاص بميزات القيادة الذاتية التي لم أكن، حتى ذلك الوقت، قد قرأت عنها سوى في المقالات. فالاستجابة بمساعدة التوجيه والرادار التطلعي جعلت القيادة لمسافات طويلة أمراً سهلاً للغاية. كان علي فقط أن أبقي عيني على الطريق ويدي مسترخية على عجلة القيادة، وكانت سيارتي تقود نفسها بنفسها تقريباً. وبإضافة ميزات تجنب الاصطدام، ومراقبة النقاط العمياء، والكاميرات الخلفية مع نظام إنذار لضمان عدم الرجوع للخلف والاصطدام بأي شخص يعبر من خلفي، كانت هذه السيارة الجديدة موضوعياً أكثر أماناً بمراحل من السيارات ذات الموديلات الأقدم التي دأبت على قيادتها طوال الجزء الأكبر من العقد الماضي.
بالطبع، السيارات لا تقود نفسها بنفسها بعد. وعلى الرغم من أنها تتميز بميزات ذاتية وأمان ذكية، فإن السيارات لا تزال تتطلب إشراف السائق وتدخله عند الضرورة. فنحن لا نزال بعيدين كل البعد عن إلغاء العنصر البشري من القيادة، وهذا العنصر هو المسؤول الأول عن حوادث السيارات والوفيات الناجمة عنها. فالبشر يرتكبون الأخطاء خلف المقود. وسواء قرروا أن تشغيل السيارة بعد شرب الكحول فكرة جيدة، أو أن السرعة الزائدة ممتعة، أو أنهم بحاجة إلى قيادة بضعة أميال إضافية فقط قبل التوقف للاستراحة، فإن البشر يتسببون في الكثير من حوادث السيارات التي يمكن تجنبها.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
وفقاً للإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA)، كان هناك 36,096 حالة وفاة بسبب حوادث الطرق في عام 2019. وبالنسبة لعام 2020، تشير التقديرات إلى أن الوفيات تجاوزت 38,000 حالة [1]. ونسبة كبيرة من هذه الوفيات ترجع إلى القيادة الخطرة وبالتالي يمكن تجنبها. وقد حددت الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة ستة أنواع من القيادة الخطرة: السرعة الزائدة، والقيادة تحت تأثير الكحول والمخدرات، وعدم استخدام أحزمة الأمان (أو استخدامها بشكل غير صحيح)، والقيادة المشتتة، والقيادة تحت تأثير النعاس. ونظراً لأن ثلثي جميع الوفيات المرورية يمكن أن تُعزى إلى السرعة والقيادة تحت التأثير، فإن العديد من حملات التدخل تستهدف بحق معالجة هذه المخاطر. ومع ذلك، فإن القيادة المشتتة والنعاس تؤديان إلى عدد غير قليل من الوفيات، حيث سجلت 3,142 حالة وفاة مرتبطة بالتشتت و697 حالة وفاة مرتبطة بالنعاس في عام 2019 [2].
استخدام علم الأعصاب لقياس مدى الانتباه في المختبر
علم الأعصاب في مقعد السائق - استخدام علم الأعصاب لقياس مدى الانتباه في المختبر.
يستخدم علماء الأعصاب طرقاً مختلفة لقياس الانتباه في المختبر. وتستفيد إحدى هذه الطرق من حقيقة أن دماغنا يطلق كميات صغيرة جداً من الكهرباء عندما تنشط خلاياه العصبية. وبإستخدام مخطط كهربية الدماغ (EEG)، يمكننا قياس التقلبات في هذه الكهرباء لمعرفة متى وأين ينشط الدماغ. وتُعرف السرعة أو التردد الذي تحدث به هذه التقلبات باسم الذبذبات، أو بشكل أكثر شيوعاً، موجات الدماغ. ويمكن لتردد موجات الدماغ أن يوفر بصيرة (Insight) بالظروف أو العمليات العقلية.
على سبيل المثال، تُعرف موجات الدماغ التي تتذبذب من 14 إلى 30 مرة في الثانية (أو 14-30 هرتز) بموجات بيتا وترتبط بمستويات عالية من التفاعل العقلي. وتُعرف التذبذبات في نطاق 8-13 هرتز بموجات ألفا وتظهر عموماً أثناء فترات الاسترخاء أو الانتباه السلبي. على سبيل المثال، غالباً ما ترى موجات ألفا عندما يكون الشخص يتأمل. وموجات ثيتا هي تذبذبات بين 4 و 7 هرتز وتظهر عندما يكون الشخص في حالة استرخاء عميق أو نعاس. وأبطأ الموجات هي موجات دلتا (1-4 هرتز) وتُلاحظ عندما يكون الشخص في نوم عميق.
شاهد المنشور ذي الصلة الدليل التمهيدي لمخطط كهربية الدماغ (EEG)
في المختبر، يمكن للعلماء قياس توقيت وحجم وتردد موجات الدماغ لتحديد مدى تفاعل عقل الشخص أو عدم تفاعله أثناء المهام. على سبيل المثال، عندما يرى الشخص أو يسمع شيئاً كان يراقبه، يُظهر مخطط كهربية الدماغ استجابة محددة للغاية تسمى P300، وهي موجة ذات سعة كبيرة تحدث بعد حوالي 300 مللي ثانية من ظهور الشيء [3]. وبالمثل، يمكن أن يشير انخفاض تذبذبات ألفا إلى أن شخصاً ما يولي اهتماماً وثيقاً لشيء ما [4]. كما ينتج عن الشعور بالنعاس أيضاً علامات واضحة في مخطط كهربية الدماغ من خلال تغيرات في تذبذبات دلتا وثيتا وألفا [5].
كيف يمكننا قياس الانتباه في السيارة؟
في السيارة، يمكننا قياس الانتباه والنعاس باستخدام الطرق السلوكية. على سبيل المثال، يمكن للكاميرات تتبع عيون السائقين للتأكد من أنهم ينظرون إلى الطريق. وبالمثل، يمكن للكاميرات اكتشاف متى تبدأ رؤوس السائقين في الإيماء مما يشير إلى أنهم يشعرون بالنعاس. ومع ذلك، لمجرد أن الشخص ينظر إلى الطريق أو أن رأسه لا يتدلى، فهذا لا يعني أنه منتبه أو أنه ليس متعباً. يمكن لمخطط كهربية الدماغ (EEG) أن يعزز اكتشاف هذه الحالات الخطرة. بل قد يكون قادراً على التنبؤ بها قبل ظهورها سلوكياً.
علم الأعصاب في مقعد السائق - يمكن لـ EEG أن يعزز اكتشاف هذه الحالات الخطرة. بل قد يكون قادراً على التنبؤ بها قبل ظهورها سلوكياً.
في عام 2020، أجرى الباحثون مراجعة منهجية للدراسات التي استخدمت أجهزة EEG المتوفرة تجارياً للكشف عن النعاس في الوقت الفعلي [6]. وأفادوا بأن سماعة الرأس الأكثر استخداماً في هذه الأنواع من الدراسات كانت تلك التي تصنعها شركة Emotiv، تليها Neurosky و Interaxon و OpenBCI. وبالنسبة للكشف عن النعاس، وجدوا أنه حتى ميزات EEG الأساسية، مثل تذبذبات التردد، يمكن استخدامها للكشف عن النعاس. ومع ذلك، فقد أشاروا إلى أنه في كثير من الحالات، "يظل تحسين الخوارزميات ضرورياً"، مما يعني أن خوارزميات التعلم الآلي أدت إلى عمليات كشف أكثر دقة.
الاستفادة من أجهزة EEG التجارية وخوارزميات التعلم الآلي للمساعدة في الحفاظ على سلامتنا
لقد كانت Emotiv رائدة في مجال أجهزة EEG التجارية لأكثر من عقد من الزمان. وخلال هذا الوقت، قامت بتطوير أنظمة EEG بأشكال مختلفة، بدءاً من القبعات البحثية التقليدية ذات 32 قناة إلى سماعات الأذن ذات القناتين. وتمثل الأنظمة ذات التصاميم المدمجة، مثل سماعات MN8 أو Insight، الخطوات الأولى نحو التكنولوجيا العصبية القابلة للارتداء يومياً. ومن خلال دمج هذه الأنواع من الأجهزة في عناصر التحكم في السيارات، قد نتمكن من منع الحوادث قبل حدوث الحالات العقلية المساهمة فيها من الأساس.
علم الأعصاب في مقعد السائق - الاستفادة من أجهزة EEG التجارية وخوارزميات التعلم الآلي للمساعدة في الحفاظ على سلامتنا.
إن دمج أجهزة EEG في السيارات ليس سوى جزء من الحل. فمن أجل الاستفادة من بيانات الدماغ التي يتم الحصول عليها، نحتاج إلى معالجتها وتحويلها إلى مقاييس مفيدة. وتحقق خوارزميات التعلم الآلي المتطورة ذلك من خلال فك تشفير بيانات EEG وتحويلها إلى ميزات يمكنها تحديد حالات عقلية معينة. وحتى الآن، طورت Emotiv سبعة من هذه الاكتشافات: الإحباط، والاهتمام، والاسترخاء، والتفاعل، والإثارة، والانتباه، والتوتر. وقد عمل مهندسو Emotiv بشكل وثيق مع علماء الأعصاب لتطوير عمليات الكشف هذه من خلال دراسات تجريبية صارمة تستخدم بروتوكولات معروفة بإثارة هذه الحالات. وفي مجال السيارات، تعمل Emotiv حالياً على ضبط كاشف تشتت انتباه السائق الذي تم تطويره داخل جهاز محاكاة القيادة. ويأتي ذلك في أعقاب نتائج واعدة من تعاون مع نادي السيارات الملكي في غرب أستراليا، والذي نتج عنه سيارة تعمل بالانتباه تبطئ سرعتها عندما يقل الانتباه [7]. ويمكنك العثور على بعض مقاطع الفيديو الخاصة بهذا التعاون و النتائج على YouTube.
علم الأعصاب ومستقبل القيادة
علم الأعصاب في مقعد السائق - علم الأعصاب ومستقبل القيادة.
بدءاً من التدخلات المبكرة مثل أحزمة الأمان والأشرطة التحذيرية المرتجة إلى التدخلات الحديثة مثل مكابح الطوارئ التلقائية والتوجيه المساعد، أصبحت سياراتنا أكثر أماناً بكثير. ومع ذلك، فإن عدد الأشخاص الذين يلقون حتفهم بسبب الحوادث كل عام يثبت أن أمامنا طريقاً طويلاً لنقطعه قبل أن نصل إلى النقطة التي يمكن فيها اعتبار السيارات "آمنة". ومع تقدم التكنولوجيا، ستستمر سياراتنا بلا شك في أن تصبح أكثر أماناً، ولكن طالما أن البشر هم المشغلون الرئيسيون للسيارات، فستستمر الحوادث الناجمة عن الأخطاء البشرية. وتمثل تكنولوجيا EEG مساراً واعداً بشكل خاص للتخفيف من حدة العامل البشري من خلال الكشف عن المؤشرات الطفيفة والتدخل قبل حدوث الظروف المسببة للحوادث.
المراجع
بقلم الدكتور نيكولاس ويليامز، عالم الأبحاث في Emotiv.
قبل عدة أشهر، عدت للعيش في الولايات المتحدة بعد ثماني سنوات قضيتها في الخارج. وجزء من بدء الحياة من جديد كان يعني شراء كل ما يحتاجه المرء للعيش. وبالإضافة إلى الأريكة والسرير وطاولة الطعام، كنت بالطبع بحاجة إلى سيارة. ونظراً لأنني أعتبر نفسي شخصاً ذكياً من الناحية المالية، فقد بحثت حصرياً عن الموديلات القديمة وذات التكلفة المعقولة، ولكن سرعان ما أصبت بالإحباط بسبب الأسعار المرتفعة والمخزون الشحيح. لقد كان سوق السيارات المستعملة في عام 2021 يجبرني فعلياً على شراء سيارة جديدة، وهو ما فعلته في النهاية. وسرعان ما تبخر استيائي الناجم عن انتهاك المبادئ الأساسية للتمويل الشخصي وحلت محله حماسة لا حدود لها للراحة والميزات التي جاءت مع سيارتي الرياضية متعددة الاستخدامات الجديدة تماماً من تويوتا.
لقد أُعجبت بشكل خاص بميزات القيادة الذاتية التي لم أكن، حتى ذلك الوقت، قد قرأت عنها سوى في المقالات. فالاستجابة بمساعدة التوجيه والرادار التطلعي جعلت القيادة لمسافات طويلة أمراً سهلاً للغاية. كان علي فقط أن أبقي عيني على الطريق ويدي مسترخية على عجلة القيادة، وكانت سيارتي تقود نفسها بنفسها تقريباً. وبإضافة ميزات تجنب الاصطدام، ومراقبة النقاط العمياء، والكاميرات الخلفية مع نظام إنذار لضمان عدم الرجوع للخلف والاصطدام بأي شخص يعبر من خلفي، كانت هذه السيارة الجديدة موضوعياً أكثر أماناً بمراحل من السيارات ذات الموديلات الأقدم التي دأبت على قيادتها طوال الجزء الأكبر من العقد الماضي.
بالطبع، السيارات لا تقود نفسها بنفسها بعد. وعلى الرغم من أنها تتميز بميزات ذاتية وأمان ذكية، فإن السيارات لا تزال تتطلب إشراف السائق وتدخله عند الضرورة. فنحن لا نزال بعيدين كل البعد عن إلغاء العنصر البشري من القيادة، وهذا العنصر هو المسؤول الأول عن حوادث السيارات والوفيات الناجمة عنها. فالبشر يرتكبون الأخطاء خلف المقود. وسواء قرروا أن تشغيل السيارة بعد شرب الكحول فكرة جيدة، أو أن السرعة الزائدة ممتعة، أو أنهم بحاجة إلى قيادة بضعة أميال إضافية فقط قبل التوقف للاستراحة، فإن البشر يتسببون في الكثير من حوادث السيارات التي يمكن تجنبها.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
وفقاً للإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA)، كان هناك 36,096 حالة وفاة بسبب حوادث الطرق في عام 2019. وبالنسبة لعام 2020، تشير التقديرات إلى أن الوفيات تجاوزت 38,000 حالة [1]. ونسبة كبيرة من هذه الوفيات ترجع إلى القيادة الخطرة وبالتالي يمكن تجنبها. وقد حددت الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة ستة أنواع من القيادة الخطرة: السرعة الزائدة، والقيادة تحت تأثير الكحول والمخدرات، وعدم استخدام أحزمة الأمان (أو استخدامها بشكل غير صحيح)، والقيادة المشتتة، والقيادة تحت تأثير النعاس. ونظراً لأن ثلثي جميع الوفيات المرورية يمكن أن تُعزى إلى السرعة والقيادة تحت التأثير، فإن العديد من حملات التدخل تستهدف بحق معالجة هذه المخاطر. ومع ذلك، فإن القيادة المشتتة والنعاس تؤديان إلى عدد غير قليل من الوفيات، حيث سجلت 3,142 حالة وفاة مرتبطة بالتشتت و697 حالة وفاة مرتبطة بالنعاس في عام 2019 [2].
استخدام علم الأعصاب لقياس مدى الانتباه في المختبر
علم الأعصاب في مقعد السائق - استخدام علم الأعصاب لقياس مدى الانتباه في المختبر.
يستخدم علماء الأعصاب طرقاً مختلفة لقياس الانتباه في المختبر. وتستفيد إحدى هذه الطرق من حقيقة أن دماغنا يطلق كميات صغيرة جداً من الكهرباء عندما تنشط خلاياه العصبية. وبإستخدام مخطط كهربية الدماغ (EEG)، يمكننا قياس التقلبات في هذه الكهرباء لمعرفة متى وأين ينشط الدماغ. وتُعرف السرعة أو التردد الذي تحدث به هذه التقلبات باسم الذبذبات، أو بشكل أكثر شيوعاً، موجات الدماغ. ويمكن لتردد موجات الدماغ أن يوفر بصيرة (Insight) بالظروف أو العمليات العقلية.
على سبيل المثال، تُعرف موجات الدماغ التي تتذبذب من 14 إلى 30 مرة في الثانية (أو 14-30 هرتز) بموجات بيتا وترتبط بمستويات عالية من التفاعل العقلي. وتُعرف التذبذبات في نطاق 8-13 هرتز بموجات ألفا وتظهر عموماً أثناء فترات الاسترخاء أو الانتباه السلبي. على سبيل المثال، غالباً ما ترى موجات ألفا عندما يكون الشخص يتأمل. وموجات ثيتا هي تذبذبات بين 4 و 7 هرتز وتظهر عندما يكون الشخص في حالة استرخاء عميق أو نعاس. وأبطأ الموجات هي موجات دلتا (1-4 هرتز) وتُلاحظ عندما يكون الشخص في نوم عميق.
شاهد المنشور ذي الصلة الدليل التمهيدي لمخطط كهربية الدماغ (EEG)
في المختبر، يمكن للعلماء قياس توقيت وحجم وتردد موجات الدماغ لتحديد مدى تفاعل عقل الشخص أو عدم تفاعله أثناء المهام. على سبيل المثال، عندما يرى الشخص أو يسمع شيئاً كان يراقبه، يُظهر مخطط كهربية الدماغ استجابة محددة للغاية تسمى P300، وهي موجة ذات سعة كبيرة تحدث بعد حوالي 300 مللي ثانية من ظهور الشيء [3]. وبالمثل، يمكن أن يشير انخفاض تذبذبات ألفا إلى أن شخصاً ما يولي اهتماماً وثيقاً لشيء ما [4]. كما ينتج عن الشعور بالنعاس أيضاً علامات واضحة في مخطط كهربية الدماغ من خلال تغيرات في تذبذبات دلتا وثيتا وألفا [5].
كيف يمكننا قياس الانتباه في السيارة؟
في السيارة، يمكننا قياس الانتباه والنعاس باستخدام الطرق السلوكية. على سبيل المثال، يمكن للكاميرات تتبع عيون السائقين للتأكد من أنهم ينظرون إلى الطريق. وبالمثل، يمكن للكاميرات اكتشاف متى تبدأ رؤوس السائقين في الإيماء مما يشير إلى أنهم يشعرون بالنعاس. ومع ذلك، لمجرد أن الشخص ينظر إلى الطريق أو أن رأسه لا يتدلى، فهذا لا يعني أنه منتبه أو أنه ليس متعباً. يمكن لمخطط كهربية الدماغ (EEG) أن يعزز اكتشاف هذه الحالات الخطرة. بل قد يكون قادراً على التنبؤ بها قبل ظهورها سلوكياً.
علم الأعصاب في مقعد السائق - يمكن لـ EEG أن يعزز اكتشاف هذه الحالات الخطرة. بل قد يكون قادراً على التنبؤ بها قبل ظهورها سلوكياً.
في عام 2020، أجرى الباحثون مراجعة منهجية للدراسات التي استخدمت أجهزة EEG المتوفرة تجارياً للكشف عن النعاس في الوقت الفعلي [6]. وأفادوا بأن سماعة الرأس الأكثر استخداماً في هذه الأنواع من الدراسات كانت تلك التي تصنعها شركة Emotiv، تليها Neurosky و Interaxon و OpenBCI. وبالنسبة للكشف عن النعاس، وجدوا أنه حتى ميزات EEG الأساسية، مثل تذبذبات التردد، يمكن استخدامها للكشف عن النعاس. ومع ذلك، فقد أشاروا إلى أنه في كثير من الحالات، "يظل تحسين الخوارزميات ضرورياً"، مما يعني أن خوارزميات التعلم الآلي أدت إلى عمليات كشف أكثر دقة.
الاستفادة من أجهزة EEG التجارية وخوارزميات التعلم الآلي للمساعدة في الحفاظ على سلامتنا
لقد كانت Emotiv رائدة في مجال أجهزة EEG التجارية لأكثر من عقد من الزمان. وخلال هذا الوقت، قامت بتطوير أنظمة EEG بأشكال مختلفة، بدءاً من القبعات البحثية التقليدية ذات 32 قناة إلى سماعات الأذن ذات القناتين. وتمثل الأنظمة ذات التصاميم المدمجة، مثل سماعات MN8 أو Insight، الخطوات الأولى نحو التكنولوجيا العصبية القابلة للارتداء يومياً. ومن خلال دمج هذه الأنواع من الأجهزة في عناصر التحكم في السيارات، قد نتمكن من منع الحوادث قبل حدوث الحالات العقلية المساهمة فيها من الأساس.
علم الأعصاب في مقعد السائق - الاستفادة من أجهزة EEG التجارية وخوارزميات التعلم الآلي للمساعدة في الحفاظ على سلامتنا.
إن دمج أجهزة EEG في السيارات ليس سوى جزء من الحل. فمن أجل الاستفادة من بيانات الدماغ التي يتم الحصول عليها، نحتاج إلى معالجتها وتحويلها إلى مقاييس مفيدة. وتحقق خوارزميات التعلم الآلي المتطورة ذلك من خلال فك تشفير بيانات EEG وتحويلها إلى ميزات يمكنها تحديد حالات عقلية معينة. وحتى الآن، طورت Emotiv سبعة من هذه الاكتشافات: الإحباط، والاهتمام، والاسترخاء، والتفاعل، والإثارة، والانتباه، والتوتر. وقد عمل مهندسو Emotiv بشكل وثيق مع علماء الأعصاب لتطوير عمليات الكشف هذه من خلال دراسات تجريبية صارمة تستخدم بروتوكولات معروفة بإثارة هذه الحالات. وفي مجال السيارات، تعمل Emotiv حالياً على ضبط كاشف تشتت انتباه السائق الذي تم تطويره داخل جهاز محاكاة القيادة. ويأتي ذلك في أعقاب نتائج واعدة من تعاون مع نادي السيارات الملكي في غرب أستراليا، والذي نتج عنه سيارة تعمل بالانتباه تبطئ سرعتها عندما يقل الانتباه [7]. ويمكنك العثور على بعض مقاطع الفيديو الخاصة بهذا التعاون و النتائج على YouTube.
علم الأعصاب ومستقبل القيادة
علم الأعصاب في مقعد السائق - علم الأعصاب ومستقبل القيادة.
بدءاً من التدخلات المبكرة مثل أحزمة الأمان والأشرطة التحذيرية المرتجة إلى التدخلات الحديثة مثل مكابح الطوارئ التلقائية والتوجيه المساعد، أصبحت سياراتنا أكثر أماناً بكثير. ومع ذلك، فإن عدد الأشخاص الذين يلقون حتفهم بسبب الحوادث كل عام يثبت أن أمامنا طريقاً طويلاً لنقطعه قبل أن نصل إلى النقطة التي يمكن فيها اعتبار السيارات "آمنة". ومع تقدم التكنولوجيا، ستستمر سياراتنا بلا شك في أن تصبح أكثر أماناً، ولكن طالما أن البشر هم المشغلون الرئيسيون للسيارات، فستستمر الحوادث الناجمة عن الأخطاء البشرية. وتمثل تكنولوجيا EEG مساراً واعداً بشكل خاص للتخفيف من حدة العامل البشري من خلال الكشف عن المؤشرات الطفيفة والتدخل قبل حدوث الظروف المسببة للحوادث.
المراجع
تابع القراءة