عقبتان رئيسيتان في أبحاث تخطيط كهربائية الدماغ (EEG)
ميهول ناياك
تم التحديث في
31/01/2023
عقبتان رئيسيتان في أبحاث تخطيط كهربائية الدماغ (EEG)
ميهول ناياك
تم التحديث في
31/01/2023
عقبتان رئيسيتان في أبحاث تخطيط كهربائية الدماغ (EEG)
ميهول ناياك
تم التحديث في
31/01/2023
ما هي التحديات في أبحاث وتحليلات تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) المعاصرة؟
في عام 1925، سجل الطبيب النفسي الألماني هانز بيرغر أول مخطط لكهربائية الدماغ البشري (EEG). ومنذ ذلك الحين، والتكنولوجيا في واجهات الدماغ والحاسوب والحوسبة تتطور باستمرار.
تستكشف هذه المقالة التحديين الرئيسيين في أبحاث EEG، وهما:
التعقيد اللوجستي لأبحاث EEG الأكاديمية التقليدية، و
الابتكار في أجهزة EEG.
التعقيد اللوجستي لأبحاث EEG الأكاديمية التقليدية
فئات خاضعة للدراسة حصرية، تعاني من نقص التمويل، ومقيدة إقليمياً
دعونا نفهم أولاً أبحاث مخطط كهربائية الدماغ (EEG). تشمل أبحاث EEG ومنهجية أبحاث علم الأعصاب الإدراكي تسجيل النشاط الكهربائي للدماغ البشري باستخدام أقطاب كهربائية غير جراحية توضع لغرض معين على سطح رأس الخاضع للدراسة. وباستخدام تصميمات تجريبية تتضمن التعرض لمختلف المحفزات، يمكن تحليل التغيرات في إشارات الدماغ واستقراء البيانات.
يوفر الجدول 1 نظرة عامة على أنواع الدراسات والأنشطة التي يتم إجراؤها باستخدام تكنولوجيا EEG. لا تتردد في قراءة هذا الدليل التمهيدي لتخطيط كهربائية الدماغ EEG أيضاً.
الجدول 1: أنواع دراسات مخطط كهربائية الدماغ (EEG) (مقتبس من (Williams et al., 2020)
واجهات الدماغ والحاسوب (BCI) | تدرس هذه الدراسات وتتيح التفاعلات بين الإنسان والحاسوب، مثل التحكم في ذراع أو كرسي متحرك أو تمكين التواصل لدى المرضى ذوي الإعاقة. |
السريرية | تستخدم هذه الدراسات EEG للتطبيقات التشخيصية والعلاجية. بما في ذلك الكشف عن نوبات الصرع أو استخدام التغذية المرتدة العصبية في العلاج الإدراكي. |
الأبحاث التجريبية | تجمع هذه الدراسات بيانات المخطط الكهربائي للإجابة على سؤال أو فرضية في علم الأعصاب الحوسبي. |
على الرغم من اعتماد EEG على نطاق واسع كأداة بحثية فعالة، إلا أن الأمور اللوجستية قد تكون صعبة. توفر معظم وكالات التمويل الدعم للأبحاث السريرية أو الانتقالية أو التطبيقية. ومع ذلك، هناك تمويل أقل للأبحاث التجريبية الأساسية. ويمكن لقلة التمويل أن تؤدي إلى تفاقم الصعوبة اللوجستية في جذب المشاركين وإجراء أبحاث تجريبية سليمة، مما يؤدي إلى صغر حجم العينات. ويتم اختيار هذه العينات الصغيرة بشكل ملائم من منطقة جغرافية محدودة.
تُعرف هذه الظاهرة باسم مشكلة WEIRD. وهي تشير إلى الأفراد الغربيين، المتعلمين، الصناعيين، الأثرياء، والديمقراطيين الذين يشكلون جزءاً من عينات الأبحاث النموذجية. هذه المجموعات من العينات ليست شاملة بشكل خاص لأن معظم هؤلاء الأفراد يأتون من الحرم الجامعي. لا تعكس هذه الفئة الديموغرافية WEIRD التنوع في العالم الحقيقي أو السمات الإدراكية والعاطفية الفريدة التي تجعلنا بشراً.
بشكل جماعي، يحد هذا الوضع من الأهمية العملية للجرعات التجريبية وقابليتها للتعميم. ولهذا السبب، يصعب استقراء النتائج من هذه الدراسات للوصول إلى رؤى جديدة حول الإدراك البشري بأكمله (مثل عبء العمل العقلي، وحل المشكلات، وما إلى ذلك).
الابتكارات في أجهزة EEG
معدات ذات جودة بحثية، محمولة، ومنخفضة التكلفة ومتاحة عالمياً
أجهزة EEG
في السنوات القليلة الماضية، كسر الباحثون الحواجز التقليدية في أبحاث علم الأعصاب باستخدام أجهزة EEG المحمولة. وتفعل واجهات الدماغ والحاسوب (BCI)، أو واجهات الدماغ والآلة (BMI)، أو واجهات الإنسان والحاسوب (HCI) ذلك تماماً. فهي تستخدم إشارات EEG لتوصيف وتحديد الحالات الإدراكية أو الوجدانية. وتتطور BCI بسرعة كوسيلة لتغيير طريقة تفاعل البشر مع بيئتهم. ويقود هذا التطور التقدم في تصغير حجم الأجهزة وتحسين خوارزميات معالجة البيانات. وتمكن هذه الأنظمة البشر من تحسين أنفسهم من خلال التغذية المرتدة العصبية وتشجع الناس على التفاعل مع محيطهم دون تدخل جسدي.
مستقبل أجهزة EEG
على مدار العقد الماضي على الأقل، كان الاتجاه العام في أجهزة EEG هو جعل هذه الأدوات أصغر حجماً، ولاسلكية، ومحمولة، وأقل تكلفة.
الشكل 1: سماعة رأس EPOC من Emotiv
الشكل 2: سماعة رأس EPOC Flex من Emotiv
ومع ذلك، فإن نقل ما كان يتطلب في السابق مختبراً مخصصاً ومكلفاً إلى نظام محمول ومنخفض التكلفة لم يمر دون قلق. فقد تملكت بعض العلماء مخاوف بشأن صلاحية أو جودة أو عملية سماعات الرأس EEG. وللتحقيق في هذا الأمر، أجرى الباحثون العديد من دراسات التحقق من الصحة التي تثبت الفائدة العلمية لهذه الأنظمة.
كما أتاحت التكلفة المنخفضة وسهولة نقل سماعات الرأس EEG مجالاً واسعاً من الأسئلة البحثية التي يمكن الإجابة عليها الآن في الموقع (in situ). أي أنه يمكن قياس الموجات الدماغية للخاضع للدراسة في مواقف الحياة الواقعية، في حين أن الأجهزة القديمة تتمتع بقدرة محدودة للغاية على الحركة. وفي علم نفس الحركة أو الرياضة، يعد هذا تغييراً هائلاً.
تخيل مجموعة بحثية تحقق في أوقات رد الفعل لدى مجموعة محددة من طلاب الجامعات الذين يمارسون الرياضة. يتساءلون عما إذا كان لدى حراس مرمى كرة القدم وقت رد فعل أسرع تجاه الكرة مقارنة بزملائهم الآخرين في الفريق. في نموذج البحث القديم، كان يتعين على هؤلاء الطلاب الحضور إلى المختبر، وتوصيلهم بالأسلاك، وأداء مهمة على شاشة مادية، والإبلاغ بأزرار الأجهزة أو ضربات المفاتيح. ومع أجهزة EEG الأحدث، يمكن الآن تطبيق هذا السؤال نفسه وقياسه أثناء التواجد بالفعل في ملعب كرة القدم.
بشكل عام، فتحت هذه الابتكارات في أجهزة EEG تطبيقات عملية خارج المختبر. وبذلك، فقد زادت من قدرة ونطاق أبحاث علم الأعصاب.
تعرف على الابتكار – تعرف على Emotiv
لقد حدثت تطورات مثيرة في التعلم العميق وتحليلات التعلم الآلي الأخرى في السنوات القليلة الماضية. ولهذا السبب، يلزم وجود مجموعة بيانات كبيرة وصالحة وذات جودة عالية (أكثر من 1000 مشارك) للاستفادة من قيمة هذه البرامج. ونظراً لمتطلبات معالجة الإشارات والتصنيف والتحقق من الصحة وتقييم الأداء في أبحاث EEG، فإن هذا المجال يستفيد بشكل هائل إذا تم تطبيق أساليب الذكاء الاصطناعي هذه. وتعد البيانات الضخمة مطلوبة للتغلب على الطبيعة التكرارية للأبحاث التجريبية الحالية في علم الأعصاب، لا سيما في الجانب الأكثر تعقيداً من الأمراض التنكسية العصبية وواجهات الدماغ والحاسوب. وحتى الآن، كانت تلك البيانات غير متاحة.
هناك نهجان لزيادة عدد الفئة المحتملة للخضوع للدراسة والبيانات اللاحقة
التي يتم جمعها:
تطوير أجهزة EEG ذات جودة بحثية، محمولة، ومنخفضة التكلفة يمكن استخدامها عالمياً.
تحسين تقنيات جمع البيانات والتحقق من صحتها والتحليل الآلي.
تغلب على التحديات، وانمُ مع التغييرات. اختر Emotiv
مراجعة لابتكارات Emotiv في مجال EEG على مدار العقد الماضي
يستمر استخدام أجهزة EEG في أبحاث علم الأعصاب والبيئات السريرية في الازدياد (انظر الشكل 3). وعلى مدار العقد الماضي، قامت Emotiv بتطوير أجهزة EEG ذات جودة بحثية، ولاسلكية، ومحمولة، وسهلة الاستخدام مع ضوابط جودة يمكن لأي شخص الوصول إليها في أي مكان في العالم، لمواجهة هذه التحديات.
الشكل 3 – عدد المنشورات التي تحتوي على "EEG" (1940 – 2021) عبر إطار معلومات علم الأعصاب (Neuroscience Information Framework)
تطور الأجهزة
بالإضافة إلى ذلك، تطورت أجهزة EEG من الأقطاب الكهربائية الرطبة إلى الأقطاب الكهربائية الجافة. الأقطاب الرطبة تستغرق وقتاً طويلاً في تركيبها، وغير مريحة في ارتدائها، وتحد من الحركة. وتعمل سماعات الرأس ذات الأقطاب الجافة أو الهجينة بسرعة، وهي محمولة، وتكلفة تصنيعها وتشغيلها أقل بكثير. إن هذه التطورات التكنولوجية تقربنا أكثر من تحقيق اختراقات في الأبحاث العصبية، لكننا لم نصل بعد إلى هناك تماماً.
ضمان مجموعات عينات متنوعة
ما هي التحديات في أبحاث وتحليلات تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) المعاصرة؟
في عام 1925، سجل الطبيب النفسي الألماني هانز بيرغر أول مخطط لكهربائية الدماغ البشري (EEG). ومنذ ذلك الحين، والتكنولوجيا في واجهات الدماغ والحاسوب والحوسبة تتطور باستمرار.
تستكشف هذه المقالة التحديين الرئيسيين في أبحاث EEG، وهما:
التعقيد اللوجستي لأبحاث EEG الأكاديمية التقليدية، و
الابتكار في أجهزة EEG.
التعقيد اللوجستي لأبحاث EEG الأكاديمية التقليدية
فئات خاضعة للدراسة حصرية، تعاني من نقص التمويل، ومقيدة إقليمياً
دعونا نفهم أولاً أبحاث مخطط كهربائية الدماغ (EEG). تشمل أبحاث EEG ومنهجية أبحاث علم الأعصاب الإدراكي تسجيل النشاط الكهربائي للدماغ البشري باستخدام أقطاب كهربائية غير جراحية توضع لغرض معين على سطح رأس الخاضع للدراسة. وباستخدام تصميمات تجريبية تتضمن التعرض لمختلف المحفزات، يمكن تحليل التغيرات في إشارات الدماغ واستقراء البيانات.
يوفر الجدول 1 نظرة عامة على أنواع الدراسات والأنشطة التي يتم إجراؤها باستخدام تكنولوجيا EEG. لا تتردد في قراءة هذا الدليل التمهيدي لتخطيط كهربائية الدماغ EEG أيضاً.
الجدول 1: أنواع دراسات مخطط كهربائية الدماغ (EEG) (مقتبس من (Williams et al., 2020)
واجهات الدماغ والحاسوب (BCI) | تدرس هذه الدراسات وتتيح التفاعلات بين الإنسان والحاسوب، مثل التحكم في ذراع أو كرسي متحرك أو تمكين التواصل لدى المرضى ذوي الإعاقة. |
السريرية | تستخدم هذه الدراسات EEG للتطبيقات التشخيصية والعلاجية. بما في ذلك الكشف عن نوبات الصرع أو استخدام التغذية المرتدة العصبية في العلاج الإدراكي. |
الأبحاث التجريبية | تجمع هذه الدراسات بيانات المخطط الكهربائي للإجابة على سؤال أو فرضية في علم الأعصاب الحوسبي. |
على الرغم من اعتماد EEG على نطاق واسع كأداة بحثية فعالة، إلا أن الأمور اللوجستية قد تكون صعبة. توفر معظم وكالات التمويل الدعم للأبحاث السريرية أو الانتقالية أو التطبيقية. ومع ذلك، هناك تمويل أقل للأبحاث التجريبية الأساسية. ويمكن لقلة التمويل أن تؤدي إلى تفاقم الصعوبة اللوجستية في جذب المشاركين وإجراء أبحاث تجريبية سليمة، مما يؤدي إلى صغر حجم العينات. ويتم اختيار هذه العينات الصغيرة بشكل ملائم من منطقة جغرافية محدودة.
تُعرف هذه الظاهرة باسم مشكلة WEIRD. وهي تشير إلى الأفراد الغربيين، المتعلمين، الصناعيين، الأثرياء، والديمقراطيين الذين يشكلون جزءاً من عينات الأبحاث النموذجية. هذه المجموعات من العينات ليست شاملة بشكل خاص لأن معظم هؤلاء الأفراد يأتون من الحرم الجامعي. لا تعكس هذه الفئة الديموغرافية WEIRD التنوع في العالم الحقيقي أو السمات الإدراكية والعاطفية الفريدة التي تجعلنا بشراً.
بشكل جماعي، يحد هذا الوضع من الأهمية العملية للجرعات التجريبية وقابليتها للتعميم. ولهذا السبب، يصعب استقراء النتائج من هذه الدراسات للوصول إلى رؤى جديدة حول الإدراك البشري بأكمله (مثل عبء العمل العقلي، وحل المشكلات، وما إلى ذلك).
الابتكارات في أجهزة EEG
معدات ذات جودة بحثية، محمولة، ومنخفضة التكلفة ومتاحة عالمياً
أجهزة EEG
في السنوات القليلة الماضية، كسر الباحثون الحواجز التقليدية في أبحاث علم الأعصاب باستخدام أجهزة EEG المحمولة. وتفعل واجهات الدماغ والحاسوب (BCI)، أو واجهات الدماغ والآلة (BMI)، أو واجهات الإنسان والحاسوب (HCI) ذلك تماماً. فهي تستخدم إشارات EEG لتوصيف وتحديد الحالات الإدراكية أو الوجدانية. وتتطور BCI بسرعة كوسيلة لتغيير طريقة تفاعل البشر مع بيئتهم. ويقود هذا التطور التقدم في تصغير حجم الأجهزة وتحسين خوارزميات معالجة البيانات. وتمكن هذه الأنظمة البشر من تحسين أنفسهم من خلال التغذية المرتدة العصبية وتشجع الناس على التفاعل مع محيطهم دون تدخل جسدي.
مستقبل أجهزة EEG
على مدار العقد الماضي على الأقل، كان الاتجاه العام في أجهزة EEG هو جعل هذه الأدوات أصغر حجماً، ولاسلكية، ومحمولة، وأقل تكلفة.
الشكل 1: سماعة رأس EPOC من Emotiv
الشكل 2: سماعة رأس EPOC Flex من Emotiv
ومع ذلك، فإن نقل ما كان يتطلب في السابق مختبراً مخصصاً ومكلفاً إلى نظام محمول ومنخفض التكلفة لم يمر دون قلق. فقد تملكت بعض العلماء مخاوف بشأن صلاحية أو جودة أو عملية سماعات الرأس EEG. وللتحقيق في هذا الأمر، أجرى الباحثون العديد من دراسات التحقق من الصحة التي تثبت الفائدة العلمية لهذه الأنظمة.
كما أتاحت التكلفة المنخفضة وسهولة نقل سماعات الرأس EEG مجالاً واسعاً من الأسئلة البحثية التي يمكن الإجابة عليها الآن في الموقع (in situ). أي أنه يمكن قياس الموجات الدماغية للخاضع للدراسة في مواقف الحياة الواقعية، في حين أن الأجهزة القديمة تتمتع بقدرة محدودة للغاية على الحركة. وفي علم نفس الحركة أو الرياضة، يعد هذا تغييراً هائلاً.
تخيل مجموعة بحثية تحقق في أوقات رد الفعل لدى مجموعة محددة من طلاب الجامعات الذين يمارسون الرياضة. يتساءلون عما إذا كان لدى حراس مرمى كرة القدم وقت رد فعل أسرع تجاه الكرة مقارنة بزملائهم الآخرين في الفريق. في نموذج البحث القديم، كان يتعين على هؤلاء الطلاب الحضور إلى المختبر، وتوصيلهم بالأسلاك، وأداء مهمة على شاشة مادية، والإبلاغ بأزرار الأجهزة أو ضربات المفاتيح. ومع أجهزة EEG الأحدث، يمكن الآن تطبيق هذا السؤال نفسه وقياسه أثناء التواجد بالفعل في ملعب كرة القدم.
بشكل عام، فتحت هذه الابتكارات في أجهزة EEG تطبيقات عملية خارج المختبر. وبذلك، فقد زادت من قدرة ونطاق أبحاث علم الأعصاب.
تعرف على الابتكار – تعرف على Emotiv
لقد حدثت تطورات مثيرة في التعلم العميق وتحليلات التعلم الآلي الأخرى في السنوات القليلة الماضية. ولهذا السبب، يلزم وجود مجموعة بيانات كبيرة وصالحة وذات جودة عالية (أكثر من 1000 مشارك) للاستفادة من قيمة هذه البرامج. ونظراً لمتطلبات معالجة الإشارات والتصنيف والتحقق من الصحة وتقييم الأداء في أبحاث EEG، فإن هذا المجال يستفيد بشكل هائل إذا تم تطبيق أساليب الذكاء الاصطناعي هذه. وتعد البيانات الضخمة مطلوبة للتغلب على الطبيعة التكرارية للأبحاث التجريبية الحالية في علم الأعصاب، لا سيما في الجانب الأكثر تعقيداً من الأمراض التنكسية العصبية وواجهات الدماغ والحاسوب. وحتى الآن، كانت تلك البيانات غير متاحة.
هناك نهجان لزيادة عدد الفئة المحتملة للخضوع للدراسة والبيانات اللاحقة
التي يتم جمعها:
تطوير أجهزة EEG ذات جودة بحثية، محمولة، ومنخفضة التكلفة يمكن استخدامها عالمياً.
تحسين تقنيات جمع البيانات والتحقق من صحتها والتحليل الآلي.
تغلب على التحديات، وانمُ مع التغييرات. اختر Emotiv
مراجعة لابتكارات Emotiv في مجال EEG على مدار العقد الماضي
يستمر استخدام أجهزة EEG في أبحاث علم الأعصاب والبيئات السريرية في الازدياد (انظر الشكل 3). وعلى مدار العقد الماضي، قامت Emotiv بتطوير أجهزة EEG ذات جودة بحثية، ولاسلكية، ومحمولة، وسهلة الاستخدام مع ضوابط جودة يمكن لأي شخص الوصول إليها في أي مكان في العالم، لمواجهة هذه التحديات.
الشكل 3 – عدد المنشورات التي تحتوي على "EEG" (1940 – 2021) عبر إطار معلومات علم الأعصاب (Neuroscience Information Framework)
تطور الأجهزة
بالإضافة إلى ذلك، تطورت أجهزة EEG من الأقطاب الكهربائية الرطبة إلى الأقطاب الكهربائية الجافة. الأقطاب الرطبة تستغرق وقتاً طويلاً في تركيبها، وغير مريحة في ارتدائها، وتحد من الحركة. وتعمل سماعات الرأس ذات الأقطاب الجافة أو الهجينة بسرعة، وهي محمولة، وتكلفة تصنيعها وتشغيلها أقل بكثير. إن هذه التطورات التكنولوجية تقربنا أكثر من تحقيق اختراقات في الأبحاث العصبية، لكننا لم نصل بعد إلى هناك تماماً.
ضمان مجموعات عينات متنوعة
ما هي التحديات في أبحاث وتحليلات تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) المعاصرة؟
في عام 1925، سجل الطبيب النفسي الألماني هانز بيرغر أول مخطط لكهربائية الدماغ البشري (EEG). ومنذ ذلك الحين، والتكنولوجيا في واجهات الدماغ والحاسوب والحوسبة تتطور باستمرار.
تستكشف هذه المقالة التحديين الرئيسيين في أبحاث EEG، وهما:
التعقيد اللوجستي لأبحاث EEG الأكاديمية التقليدية، و
الابتكار في أجهزة EEG.
التعقيد اللوجستي لأبحاث EEG الأكاديمية التقليدية
فئات خاضعة للدراسة حصرية، تعاني من نقص التمويل، ومقيدة إقليمياً
دعونا نفهم أولاً أبحاث مخطط كهربائية الدماغ (EEG). تشمل أبحاث EEG ومنهجية أبحاث علم الأعصاب الإدراكي تسجيل النشاط الكهربائي للدماغ البشري باستخدام أقطاب كهربائية غير جراحية توضع لغرض معين على سطح رأس الخاضع للدراسة. وباستخدام تصميمات تجريبية تتضمن التعرض لمختلف المحفزات، يمكن تحليل التغيرات في إشارات الدماغ واستقراء البيانات.
يوفر الجدول 1 نظرة عامة على أنواع الدراسات والأنشطة التي يتم إجراؤها باستخدام تكنولوجيا EEG. لا تتردد في قراءة هذا الدليل التمهيدي لتخطيط كهربائية الدماغ EEG أيضاً.
الجدول 1: أنواع دراسات مخطط كهربائية الدماغ (EEG) (مقتبس من (Williams et al., 2020)
واجهات الدماغ والحاسوب (BCI) | تدرس هذه الدراسات وتتيح التفاعلات بين الإنسان والحاسوب، مثل التحكم في ذراع أو كرسي متحرك أو تمكين التواصل لدى المرضى ذوي الإعاقة. |
السريرية | تستخدم هذه الدراسات EEG للتطبيقات التشخيصية والعلاجية. بما في ذلك الكشف عن نوبات الصرع أو استخدام التغذية المرتدة العصبية في العلاج الإدراكي. |
الأبحاث التجريبية | تجمع هذه الدراسات بيانات المخطط الكهربائي للإجابة على سؤال أو فرضية في علم الأعصاب الحوسبي. |
على الرغم من اعتماد EEG على نطاق واسع كأداة بحثية فعالة، إلا أن الأمور اللوجستية قد تكون صعبة. توفر معظم وكالات التمويل الدعم للأبحاث السريرية أو الانتقالية أو التطبيقية. ومع ذلك، هناك تمويل أقل للأبحاث التجريبية الأساسية. ويمكن لقلة التمويل أن تؤدي إلى تفاقم الصعوبة اللوجستية في جذب المشاركين وإجراء أبحاث تجريبية سليمة، مما يؤدي إلى صغر حجم العينات. ويتم اختيار هذه العينات الصغيرة بشكل ملائم من منطقة جغرافية محدودة.
تُعرف هذه الظاهرة باسم مشكلة WEIRD. وهي تشير إلى الأفراد الغربيين، المتعلمين، الصناعيين، الأثرياء، والديمقراطيين الذين يشكلون جزءاً من عينات الأبحاث النموذجية. هذه المجموعات من العينات ليست شاملة بشكل خاص لأن معظم هؤلاء الأفراد يأتون من الحرم الجامعي. لا تعكس هذه الفئة الديموغرافية WEIRD التنوع في العالم الحقيقي أو السمات الإدراكية والعاطفية الفريدة التي تجعلنا بشراً.
بشكل جماعي، يحد هذا الوضع من الأهمية العملية للجرعات التجريبية وقابليتها للتعميم. ولهذا السبب، يصعب استقراء النتائج من هذه الدراسات للوصول إلى رؤى جديدة حول الإدراك البشري بأكمله (مثل عبء العمل العقلي، وحل المشكلات، وما إلى ذلك).
الابتكارات في أجهزة EEG
معدات ذات جودة بحثية، محمولة، ومنخفضة التكلفة ومتاحة عالمياً
أجهزة EEG
في السنوات القليلة الماضية، كسر الباحثون الحواجز التقليدية في أبحاث علم الأعصاب باستخدام أجهزة EEG المحمولة. وتفعل واجهات الدماغ والحاسوب (BCI)، أو واجهات الدماغ والآلة (BMI)، أو واجهات الإنسان والحاسوب (HCI) ذلك تماماً. فهي تستخدم إشارات EEG لتوصيف وتحديد الحالات الإدراكية أو الوجدانية. وتتطور BCI بسرعة كوسيلة لتغيير طريقة تفاعل البشر مع بيئتهم. ويقود هذا التطور التقدم في تصغير حجم الأجهزة وتحسين خوارزميات معالجة البيانات. وتمكن هذه الأنظمة البشر من تحسين أنفسهم من خلال التغذية المرتدة العصبية وتشجع الناس على التفاعل مع محيطهم دون تدخل جسدي.
مستقبل أجهزة EEG
على مدار العقد الماضي على الأقل، كان الاتجاه العام في أجهزة EEG هو جعل هذه الأدوات أصغر حجماً، ولاسلكية، ومحمولة، وأقل تكلفة.
الشكل 1: سماعة رأس EPOC من Emotiv
الشكل 2: سماعة رأس EPOC Flex من Emotiv
ومع ذلك، فإن نقل ما كان يتطلب في السابق مختبراً مخصصاً ومكلفاً إلى نظام محمول ومنخفض التكلفة لم يمر دون قلق. فقد تملكت بعض العلماء مخاوف بشأن صلاحية أو جودة أو عملية سماعات الرأس EEG. وللتحقيق في هذا الأمر، أجرى الباحثون العديد من دراسات التحقق من الصحة التي تثبت الفائدة العلمية لهذه الأنظمة.
كما أتاحت التكلفة المنخفضة وسهولة نقل سماعات الرأس EEG مجالاً واسعاً من الأسئلة البحثية التي يمكن الإجابة عليها الآن في الموقع (in situ). أي أنه يمكن قياس الموجات الدماغية للخاضع للدراسة في مواقف الحياة الواقعية، في حين أن الأجهزة القديمة تتمتع بقدرة محدودة للغاية على الحركة. وفي علم نفس الحركة أو الرياضة، يعد هذا تغييراً هائلاً.
تخيل مجموعة بحثية تحقق في أوقات رد الفعل لدى مجموعة محددة من طلاب الجامعات الذين يمارسون الرياضة. يتساءلون عما إذا كان لدى حراس مرمى كرة القدم وقت رد فعل أسرع تجاه الكرة مقارنة بزملائهم الآخرين في الفريق. في نموذج البحث القديم، كان يتعين على هؤلاء الطلاب الحضور إلى المختبر، وتوصيلهم بالأسلاك، وأداء مهمة على شاشة مادية، والإبلاغ بأزرار الأجهزة أو ضربات المفاتيح. ومع أجهزة EEG الأحدث، يمكن الآن تطبيق هذا السؤال نفسه وقياسه أثناء التواجد بالفعل في ملعب كرة القدم.
بشكل عام، فتحت هذه الابتكارات في أجهزة EEG تطبيقات عملية خارج المختبر. وبذلك، فقد زادت من قدرة ونطاق أبحاث علم الأعصاب.
تعرف على الابتكار – تعرف على Emotiv
لقد حدثت تطورات مثيرة في التعلم العميق وتحليلات التعلم الآلي الأخرى في السنوات القليلة الماضية. ولهذا السبب، يلزم وجود مجموعة بيانات كبيرة وصالحة وذات جودة عالية (أكثر من 1000 مشارك) للاستفادة من قيمة هذه البرامج. ونظراً لمتطلبات معالجة الإشارات والتصنيف والتحقق من الصحة وتقييم الأداء في أبحاث EEG، فإن هذا المجال يستفيد بشكل هائل إذا تم تطبيق أساليب الذكاء الاصطناعي هذه. وتعد البيانات الضخمة مطلوبة للتغلب على الطبيعة التكرارية للأبحاث التجريبية الحالية في علم الأعصاب، لا سيما في الجانب الأكثر تعقيداً من الأمراض التنكسية العصبية وواجهات الدماغ والحاسوب. وحتى الآن، كانت تلك البيانات غير متاحة.
هناك نهجان لزيادة عدد الفئة المحتملة للخضوع للدراسة والبيانات اللاحقة
التي يتم جمعها:
تطوير أجهزة EEG ذات جودة بحثية، محمولة، ومنخفضة التكلفة يمكن استخدامها عالمياً.
تحسين تقنيات جمع البيانات والتحقق من صحتها والتحليل الآلي.
تغلب على التحديات، وانمُ مع التغييرات. اختر Emotiv
مراجعة لابتكارات Emotiv في مجال EEG على مدار العقد الماضي
يستمر استخدام أجهزة EEG في أبحاث علم الأعصاب والبيئات السريرية في الازدياد (انظر الشكل 3). وعلى مدار العقد الماضي، قامت Emotiv بتطوير أجهزة EEG ذات جودة بحثية، ولاسلكية، ومحمولة، وسهلة الاستخدام مع ضوابط جودة يمكن لأي شخص الوصول إليها في أي مكان في العالم، لمواجهة هذه التحديات.
الشكل 3 – عدد المنشورات التي تحتوي على "EEG" (1940 – 2021) عبر إطار معلومات علم الأعصاب (Neuroscience Information Framework)
تطور الأجهزة
بالإضافة إلى ذلك، تطورت أجهزة EEG من الأقطاب الكهربائية الرطبة إلى الأقطاب الكهربائية الجافة. الأقطاب الرطبة تستغرق وقتاً طويلاً في تركيبها، وغير مريحة في ارتدائها، وتحد من الحركة. وتعمل سماعات الرأس ذات الأقطاب الجافة أو الهجينة بسرعة، وهي محمولة، وتكلفة تصنيعها وتشغيلها أقل بكثير. إن هذه التطورات التكنولوجية تقربنا أكثر من تحقيق اختراقات في الأبحاث العصبية، لكننا لم نصل بعد إلى هناك تماماً.
ضمان مجموعات عينات متنوعة
تابع القراءة