ایلون مسک کے Neuralink جیسے ہائی پروفائل پروجیکٹس کی بدولت، حالیہ برسوں میں برین-کمپیوٹر انٹرفیس (BCI) نے دنیا بھر میں توجہ حاصل کی ہے۔ تاہم، آپ کو یہ جان کر حیرت ہو سکتی ہے کہ BCI ٹیکنالوجی چار دہائیوں سے زیادہ عرصے سے موجود ہے اور آپ کو اپنے خود کے "ذہن سے کنٹرول ہونے والے" منصوبے بنانے کے لیے کسی سرجری کی ضرورت نہیں ہے۔

Emotiv نے 2011 میں قدم رکھا، جس نے اپنا پہلا وائرلیس EEG ہیڈسیٹ ایک انقلابی BCI گیمنگ ڈیوائس کے طور پر پیش کیا۔ اس کے بعد سے، یہ ٹیکنالوجی مشین لرننگ الگورتھم اور بہتر برین ویو سینسرز کے ساتھ نمایاں طور پر آگے بڑھ چکی ہے۔ آج، BCI کے شائقین اپنے برین-کمپیوٹر انٹرفیس پروجیکٹ کی ضروریات کے لیے اب بھی Emotiv کا رخ کرتے ہیں۔

چاہے آپ ایک مبتدی ہوں یا ایک تجربہ کار پروفیشنل، BCI کی دنیا جدت اور دریافت کے دلچسپ مواقع پیش کرتی ہے۔ اس مسحور کن دنیا کو سمجھنے اور اس تک رسائی حاصل کرنے میں آپ کی مدد کے لیے برین-کمپیوٹر انٹرفیس ڈیوائسز کا ایک گائیڈ یہاں پیش کیا جا رہا ہے۔

برین-کمپیوٹر انٹرفیس ٹیکنالوجی کو سمجھنا

برین-کمپیوٹر انٹرفیس (BCI) ٹیکنالوجی دماغ اور بیرونی آلات کے درمیان براہ راست رابطے کی اجازت دیتی ہے۔ تکنیکی طور پر، کوئی بھی ڈیوائس جو دماغ کے سگنل پڑھتی ہے وہ BCI ہے۔ حال ہی میں، یہ اصطلاح بنیادی طور پر ان BCIs کو بیان کرنے کے لیے استعمال کی گئی ہے جو آپ کو آلات کو "ذہن سے کنٹرول" کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ وہی ٹیکنالوجی جو دماغ کے کام کو سمجھنے میں مدد کرتی ہے، دماغی سگنلز کو مختلف کاموں کے لیے کمانڈز میں تبدیل کر سکتی ہے، جس میں کمپیوٹر کے کرسر کو کنٹرول کرنا، مصنوعی اعضاء کو حرکت دینا، اور انٹرایکٹو گیمنگ کا تجربہ تخلیق کرنا شامل ہے۔ BCI ٹیکنالوجی نے ہر جگہ صحت مند موجدین اور شوقین افراد کے ساتھ ساتھ ان لوگوں کو بھی ایک نئی امید دی ہے جو اپنے اعضاء کا استعمال کرنے سے قاصر ہیں۔

چونکہ "BCI" اس دور کا ایک مقبول لفظ بن چکا ہے، اس لیے الجھن کو دور کرنے کے لیے برین کمپیوٹر انٹرفیس ڈیوائسز کے اقسام کے درمیان فرق کرنا ضروری ہے تا کہ صارفین اور ادارے اپنے لیے موزوں BCI ڈیوائس کا انتخاب کر سکیں۔

BCI آلات: سرجری بمقابلہ ہیڈسیٹ

دماغ-کمپیوٹر انٹرفیس ڈیوائسز کی فی الحال دو الگ الگ اقسام ہیں؛ وہ جو دماغ میں نصب کی جاتی ہیں اور وہ جو کھوپڑی کی جلد سے دماغ کے سگنلز کو پڑھتی ہیں (شکل 1)۔ ان میں یہ فرق ہیں۔

شکل 1۔ BCI سگنل حاصل کرنے والی ٹیکنالوجیز کی درجہ بندی۔ (a) سرجری کے پہلو کا درجہ بندی کا خاکہ ہے، جس میں تین سطحیں شامل ہیں: غیر جارحانہ (non-invasive)، کم سے کم جارحانہ (minimal-invasive)، اور داخل اندازی یا جارحانہ (invasive)۔ (b) نشان دہی کے پہلو کا درجہ بندی کا خاکہ دکھاتا ہے، جس میں تین سطحیں شامل ہیں: بغیر امپلانٹیشن کے، مداخلت، اور امپلانٹیشن۔ [1]

انٹرا کرینیئل (جارحانہ/Invasive)

انٹرا کرینیئل الیکٹرو اینسفالوگرافی (iEEG) کے تحت کسی شخص کے دماغ کے اندر براہ راست الیکٹروڈ نصب کیے جاتے ہیں۔ اس سے ڈاکٹروں کو تحقیق، تشخیص اور علاج کے لیے ایک واضح الیکٹرانک سگنل حاصل کرنے میں مدد ملتی ہے۔ دماغ کے امپلانٹس یا تو ڈیٹا پڑھ سکتے ہیں، دماغ کو متحرک کر سکتے ہیں، یا دونوں کام کر سکتے ہیں۔ ان کے استعمال میں مرگی کے دوروں کا جائزہ لینا [2]، ذہنی بیماریوں کا علاج [3]، فالج کے اثر کو بائی پاس کرنا، سوچ کو تحریر میں منتقل کرنا یا سوچ کو تقریر میں بدلنا (شکل 2) اور یہاں تک کہ بینائی کی بحالی [4][5] شامل ہیں لیکن یہ انہی تک محدود نہیں ہیں۔

یو ایس فوڈ اینڈ ڈرگ ایڈمنسٹریشن امپلانٹڈ BCI آلات کو "ایسی نیوروپروسھیسس کے طور پر بیان کرتی ہے جو مرکزی یا بیرونی اعصابی نظام کے ساتھ جڑتی ہیں تاکہ فالج یا عضو کٹنے والے مریضوں میں ختم ہو جانے والی حرکتی اور/یا حسی صلاحیتوں کو بحال کیا جا سکے" [6]۔

شکل 2۔ کیسی ہیرل، جو ALS کا شکار ہیں، BrainGate کلینیکل ٹرائل کے ذریعے ایک BCI امپلانٹ کی مدد سے دوبارہ بول رہے ہیں۔ (بشکریہ: UC Regents)

انٹرا کرینیئل (کم سے کم جارحانہ/Minimal-invasive)

محققین نے دماغ سے براہ راست معلومات پڑھنے کے کم سے کم جارحانہ طریقوں کا تجربہ کیا ہے۔ ایک طریقہ اینڈوواسکولر (شکل 3) ہے، جس کے تحت خون کی شریانوں کے ذریعے اسٹینٹ کی مدد سے دماغ تک الیکٹروڈ بھیجے جاتے ہیں [7][8]۔

دوسرے طریقے کو الیکٹروکورٹیکوگرافک (ECoG) کہا جاتا ہے، جس کی بدولت کھوپڑی کے نیچے، یا تو ڈیورا میٹر کے نیچے (subdural ECoG) یا ڈیورا میٹر کے باہر (epidural ECoG) الیکٹروڈز کو جراحی کے ذریعے رکھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ طریقہ کار دخل اندازی والا تو ہے لیکن روایتی BCI امپلانٹس کے مقابلے میں کم ہے [9]۔

شکل 3۔ A، مکمل طور پر نصب برین-کمپیوٹر انٹرفیس (BCI) کا خاکہ۔ الیکٹروڈز کے ساتھ ایک ڈیوائس سپیریئر سیگیٹل سائنس خون کی نالی میں نصب کی جاتی ہے (انسیٹ) اور جلد کے نیچے کی پاکٹ میں امپلانٹ ایبل ریسیور ٹرانسمیٹر یونٹ (IRTU) سے منسلک ہوتی ہے۔ IRTU ایک بیرونی ریسیور ٹیلی میٹری یونٹ (ERTU) کے ساتھ بات چیت کرتا ہے، جو لیپ ٹاپ کمپیوٹر یا ٹیبلٹ کو کنٹرول کرنے کے لیے سگنل کنٹرول یونٹ کو سگنلز منتقل کرتا ہے۔ B، کمپیوٹر کنٹرول کے لیے آئی ٹریکر کے ساتھ BCI۔ کرسر کو حرکت دینے کے لیے آئی ٹریکنگ استعمال کی جاتی ہے، اور کلک کرنے کے لیے BCI استعمال کی جاتی ہے۔ C، کمپیوٹر کنٹرول کے لیے بغیر آئی ٹریکنگ کے BCI۔ ایک آئٹم سکینر ترتیب وار اشیاء کو نمایاں کرتا ہے، اور نما یاں ہونے پر کسی چیز پر کلک کرنے کے لیے BCI کا استعمال کیا جاتا ہے [7]۔

غیر جارحانہ BCI (EEG ہیڈسیٹس)

شکل 4۔ جان BCI4Kids میں حصہ لے رہا ہے، یہ ایک ایسا پروگرام ہے جو معذور بچوں کو برین-کمپیوٹر انٹرفیس کا استعمال کرتے ہوئے اپنے ماحول کے ساتھ بات چیت کرنے میں مدد کرتا ہے۔ آپ جان کا دماغی توانائی سے تیار کردہ آرٹ ورک یہاں دیکھ سکتے ہیں۔

غیر جارحانہ (Non-invasive) BCI آلات کسی شخص کی کھوپڑی کے ذریعے برقی لہریں پڑھنے کے لیے الیکٹروڈز کا استعمال کرتے ہیں۔ روایتی طور پر یہ عمل تجربہ گاہوں تک ہی محدود رہا ہے، لیکن وائرلیس، تحقیق کے معیار کے حامل EEG آلات کی آمد نے کہیں بھی دماغی لہروں کو درست طریقے سے پڑھنا ممکن بنا دیا ہے (شکل 4)۔

فی الحال، مارکیٹ میں درجنوں غیر جارحانہ BCI ہیڈسیٹ موجود ہیں—جن میں سے بہت سے ایک مخصوص مقصد کو مدنظر رکھ کر بنائے گئے ہیں، جیسے نیند یا توجہ کی نگرانی۔ قیمتیں چند سو ڈالرز سے لے کر لاکھوں تک ہو سکتی ہیں۔ Emotiv وائرلیس BCI آلات کی سب سے زیادہ ورسٹائل اور سستی رینج پیش کرتا ہے، جس میں دو سینسرز سے لے کر 32 تک شامل ہیں، جنہیں دنیا بھر میں نیورو سائنسدان، طلباء، معلمین، اختراع کار، گیمرز، شوقین افراد اور فنکار استعمال کرتے ہیں۔

ہم مرتبہ نظرثانی شدہ مضامین کے 2022 کے آڈٹ [10] کے مطابق، سائنسی تحقیق کے لیے Emotiv سب سے زیادہ استعمال ہونے والا صارف EEG آلہ (67.69%) ہے۔ محققین سائنسی طور پر تصدیق شدہ کارکردگی، روایتی EEG لیب کے آلات کے مقابلے میں اس کی سستی قیمت، اور استعداد کی وجہ سے Emotiv پر بھروسہ کرتے ہیں۔ انسانی دماغ پر اہم تحقیق کرنے کے لیے یونیورسٹی کی تجربہ گاہ میں استعمال ہونے والا وہی Emotiv ہیڈسیٹ موسیقی کے شعبے کے ساتھ BCI پرفارمنس کے لیے شیئر کیا جا سکتا ہے، پھر عملی تعلیم کے لیے شعبہ نفسیات کو منتقل کیا جا سکتا ہے، اور دماغ سے چلنے والے ڈرونز کی ریس کے لیے طلباء کے BCI کلب کے ساتھ شیئر کیا جا سکتا ہے۔

Emotiv BCI آلات

Emotiv میں، ہمارے پاس مبتدیوں اور تجربہ کار صارفین دونوں کے لیے وائرلیس BCI آلات موجود ہیں۔

اوپر: ایک وہیل چیئر کو BCI ڈیوائس کے طور پر Emotiv Flex کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول کیا جا رہا ہے [11]۔

اوپر: ایک طالب علم روبوٹک بازو کو کنٹرول کرنے کے لیے Epoc X اور Arduino بورڈ کا استعمال کر رہا ہے۔ (ماخذ: میٹ سو)

اوپر: فلوریڈا یونیورسٹی کا ایک طالب علم ڈرون کو کنٹرول کرنے کے لیے Emotiv Insight BCI ڈیوائس پہنے ہوئے ہے۔ (ماخذ)

شکل 5۔ ٹویچ گیمر Perrikaryal کامیابی سے ایک 2-چینل Emotiv MN8 برین ویئر کا استعمال کرتے ہوئے BCI کے ساتھ ہالو گیم کو کنٹرول کر رہی ہیں۔

اپنے BCI پروجیکٹ کے ساتھ شروعات کرنا

میں BCI کا استعمال کیسے کروں؟

اپنے BCI پروجیکٹ کو شروع کرنے کے لیے آپ کو پانچ بنیادی عناصر کی ضرورت ہے۔

1. ایک واضح ہدف

2. سگنل حاصل کرنے کا آلہ، جیسے Emotiv کا ایک EEG ہیڈسیٹ

3. سگنل پروسیسنگ سافٹ ویئر، جیسے EmotivBCI۔

4. نامزد کردہ BCI کمانڈز (کوڈنگ کا کچھ تجربہ درکار ہے)

5. SDK، Arduino بورڈ، وغیرہ کے ذریعے اس ڈیوائس تک رسائی جسے آپ کنٹرول کرنا چاہتے ہیں۔

6. BCI کمانڈز وصول کرنے کے لیے ایک آلہ

صحیح BCI آلات کا انتخاب

اپنے پروجیکٹ کی کامیابی کے لیے مناسب BCI ڈیوائس کا انتخاب انتہائی اہم ہے۔ یہاں کچھ اہم نکات پیش ہیں:

استعمال میں آسانی: ایک ایسی ڈیوائس تلاش کریں جو صارف دوست اور سیٹ اپ کرنے میں آسان ہو، خاص طور پر اگر آپ مبتدی ہیں۔ Emotiv BCI آلات خشک، نیم خشک، اور نمکین سینسرز کے ساتھ چند منٹوں میں سیٹ اپ ہو جاتے ہیں۔

1. فعالیت: اس بات کو یقینی بنائیں کہ ڈیوائس وہ خصوصیات اور صلاحیتیں پیش کرتی ہے جو آپ کے مخصوص پروجیکٹ کے لیے درکار ہیں۔ Emotiv ہیڈسیٹ پورے دماغ کو محسوس کرنے والے ہیں لیکن عام اصول کے طور پر، BCI زیادہ سینسرز کے ساتھ بہتر کام کرتا ہے۔ اسی منطق کے تحت، Emotiv Flex زیادہ سے زیادہ دماغی سگنلز کے لیے 32 تک سینسرز کا استعمال کرتا ہے، لیکن ہمارے صارفین اپنے BCI پروجیکٹس اور تحقیق کے لیے Epoc X یا Insight کو کافی حد تک تسلی بخش پاتے ہیں۔ جبکہ MN8 برین ویئر ڈیوائسز، BCI موبائل ایپ ڈیولپمنٹ کے لیے بہترین ہیں۔

2. سینسر کی جگہ: EEG ہیڈسیٹ منتخب کرتے وقت، غور کریں کہ سینسر کہاں واقع ہیں اور یہ آپ کی ضروریات پر کیسے اثر انداز ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، مارکیٹ میں کچھ BCI ڈیوائسز ایسی ہیں جن میں صرف ایک سینسر ہوتا ہے یا متعدد سینسرز صرف سر کے پچھلے حصے میں نصب ہوتے ہیں۔

3. گیلے بمقابلہ خشک سینسرز: BCI ڈیوائس کا انتخاب کرتے وقت آرام اور سگنل کی کوالٹی پر غور کریں، خاص طور پر اگر آپ اسے طویل عرصے تک پہننے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ نمکین سینسرز جیل سے زیادہ آرام دہ ہوتے ہیں، نیم خشک سینسرز نمکین سینسرز سے زیادہ استعمال میں آسان ہوتے ہیں، اور خشک سینسرز استعمال کرنے میں سب سے آسان ہوتے ہیں۔ Emotiv آلات کے سگنل کی کارکردگی کا موازنہ کریں۔

4. مطابقت: ایسی ڈیوائس کا انتخاب کریں جو آپ کے موجودہ سافٹ ویئر اور ہارڈ ویئر ٹولز کے ساتھ اچھی طرح مطابقت رکھتی ہو۔ اگر آپ BCI کو کسی موجودہ سسٹم (ڈرونز، Spotify، انٹرنیٹ آف تھنگز وغیرہ) میں شامل کرنا چاہتے ہیں، تو یقینی بنائیں کہ آپ کے پاس SDK، API تک رسائی موجود ہو۔

5. سپورٹ: ایک ایسی کمپنی کی ڈیوائس منتخب کریں جو مضبوط سپورٹ پیش کرتی ہو اور جس کی ایک بڑی فعال یوزر کمیونٹی ہو۔ Emotiv ایک وسیع نالج بیس اور کسٹمر سپورٹ فراہم کرتا ہے۔

6. ڈیٹا اور پرائیویسی: آپ کے دماغی نیورل ڈیٹا کی رازداری بہت اہمیت رکھتی ہے۔ اسی لیے پہلے دن سے، Emotiv نے اپنے EEG ڈیٹا کی معلومات جمع کرنے کے عمل کو رازداری کو مدنظر رکھتے ہوئے ڈیزائن کیا ہے۔ ملاحظہ کریں کہ Emotiv آپ کے دماغ کے ڈیٹا کی حفاظت کیسے کرتا ہے۔

نتیجہ

ایک BCI پروجیکٹ شروع کرنا ایک دلچسپ سفر ہے جو جدت اور اثر انگیزی کے لیے بے پناہ صلاحیتیں پیش کرتا ہے۔ چاہے آپ ایک مبتدی ہوں یا ایک تجربہ کار پروفیشنل، Emotiv وہ ٹولز اور سپورٹ فراہم کرتا ہے جس کی آپ کو کامیابی کے لیے ضرورت ہے۔ صحیح BCI ڈیوائس اور ایک واضح وژن کے ساتھ، آپ نئی امکانات کے دروازے کھول سکتے ہیں۔

اپنے BCI پروجیکٹ پر کام شروع کرنے کے لیے آج ہی Emotiv کے BCI آلات اور وسائل کو دریافت کریں۔ ان اختراع کاروں اور محققین کی برادری میں شامل ہوں جو BCI ٹیکنالوجی کے ذریعے انسانی اور ٹیکنالوجی کے تال میل کے مستقبل کو سنوار رہے ہیں۔

ہماری ڈویلپر کمیونٹی میں شامل ہوں

اپنے BCI پروجیکٹس ہمارے ساتھ شیئر کریں! سوشل میڈیا پر #Emotiv کو ٹیگ کریں یا hello@emotiv.com پر ای میل کریں۔

مزید مدد کی ضرورت ہے؟ ہم سے رابطہ کریں

حوالہ جات

1. Y. Sun et al., “Signal acquisition of brain-computer interfaces: A medical-engineering crossover perspective review,” Fundamental Research, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. دستیاب ہے: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559

2. P. S. Reif, A. Strzelczyk, and F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.

3. Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, May 20, 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing

4. Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.

5. “Neuralink on X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight.  Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (سابقہ ٹوئٹر). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet

6. M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, and D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.

7. P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.

8. Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.

9. R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.

10. J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, and N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dec. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.

11. D. Pawuś and S. Paszkiel, “BCI wheelchair control using expert system classifying EEG signals based on power spectrum estimation and nervous tics detection,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.