جدید EEG تحقیق اور تجزیہ میں کیا چیلنجز ہیں؟

1925 میں، جرمن نفسیات دان ہنس برگر نے پہلا انسانی الیکٹرو اینسیفلوگرام (EEG) ریکارڈ کیا۔ تب سے، برین-کمپیوٹر انٹرفیس اور کمپیوٹیشن کی ٹیکنالوجی بہتر ہو رہی ہے۔

یہ پوسٹ EEG تحقیق میں دو اہم چیلنجوں کا جائزہ لیتی ہے، جو کہ درج ذیل ہیں:

1. روایتی تعلیمی EEG تحقیق کی لاجسٹک پیچیدگی، اور

2. EEG ہارڈ ویئر میں جدت۔

روایتی تعلیمی EEG تحقیق کی لاجسٹک پیچیدگی

خصوصی، کم فنڈڈ، علاقائی طور پر محدود موضوعاتی آبادیاں

آئیے پہلے الیکٹرو اینسیفلوگرام (EEG) تحقیق کو سمجھتے ہیں۔ EEG تحقیق اور علمی نیورو سائنس کی تحقیق کے طریقہ کار میں موضوع کے سر کی سطح پر جان بوجھ کر رکھے گئے، غیر حملہ آور الیکٹروڈز کا استعمال کرتے ہوئے انسانی دماغ کی برقی سرگرمی کو ریکارڈ کرنا شامل ہے۔ تجرباتی ڈیزائنوں کا استعمال کرتے ہوئے جن میں مختلف محرکات کی نمائش شامل ہے، دماغی سگنلز میں تبدیلیوں کا تجزیہ کیا جا سکتا ہے اور ڈیٹا کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔

جدول 1 ان علوم اور سرگرمیوں کا ایک جائزہ فراہم کرتا ہے جو EEG ٹیکنالوجی کے ذریعے انجام دی جاتی ہیں۔ آپ بلا جھجھک EEG الیکٹرو اینسیفلوگرافی کے حوالے سے اس تعارفی گائیڈ کو بھی پڑھ سکتے ہیں۔

جدول 1: الیکٹرو اینسیفلوگرام (EEG) کے مطالعہ کی اقسام (بشکریہ (ولیمز وغیرہ، 2020)

اگرچہ EEG کو ایک مؤثر تحقیقی آلے کے طور پر وسیع پیمانے پر اپنایا گیا ہے، لیکن اس کی لاجسٹکس مشکل ہو سکتی ہیں۔ زیادہ تر فنڈنگ ایجنسیاں طبی، ترجماتی، یا عملی تحقیق کے لیے فنڈز فراہم کرتی ہیں۔ تاہم، بنیادی تجرباتی تحقیق کے لیے کم فنڈنگ حاصل ہوتی ہے۔ کم فنڈنگ شرکاء کو بھرتی کرنے اور بہترین تجرباتی تحقیق کرنے کی لاجسٹک مشکل کو بڑھا سکتی ہے، جس کے نتیجے میں نمونے کا حجم چھوٹا ہو جاتا ہے۔ یہ چھوٹے سائز کے نمونے سہولت کے مطابق ایک محدود جغرافیائی علاقے سے منتخب کیے جاتے ہیں۔

اس رجحان کو WEIRD کے مسئلے کے طور پر جانا جاتا ہے۔ یہ ان مغربی، تعلیم یافتہ، صنعتی، امیر، اور جمہوری افراد کی طرف اشارہ کرتا ہے جو عام تحقیقی نمونوں کا حصہ ہوتے ہیں۔ یہ نمونہ دار آبادیاں خاص طور پر جامع نہیں ہوتیں کیونکہ ان میں سے زیادہ تر افراد کالج کیمپسز سے تعلق رکھتے ہیں۔ یہ WEIRD ڈیموگرافک حقیقی دنیا کے تنوع یا ان منفرد علمی اور جذباتی خصوصیات کی عکاسی نہیں کرتا جو ہمیں انسان بناتی ہیں۔

مجموعی طور پر، یہ صورت حال تجربات کی عملی اہمیت اور ہمہ گیریت کو محدود کرتی ہے۔ اس کی وجہ سے، ان مطالعات کے نتائج سے انسانی عقل (یعنی ذہنی کام کا بوجھ، مسائل کا حل، وغیرہ) کے بارے میں نئی بصیرت حاصل کرنا مشکل ہوتا ہے۔

EEG ہارڈ ویئر میں جدت طرازی

تحقیقی معیار کا، پورٹیبل، کم لاگت والا سامان عالمی سطح پر دستیاب ہے

EEG ڈیوائسز

پچھلے چند سالوں میں، محققین نے پورٹیبل EEG آلات کے ساتھ نیورو سائنس ریسرچ میں روایتی رکاوٹوں کو عبور کیا ہے۔ برین-کمپیوٹر انٹرفیس (BCI)، برین-مشین انٹرفیس (BMI)، یا ہیومن-کمپیوٹر انٹرفیس (HCI) بالکل یہی کام کرتے ہیں۔ وہ علمی یا جذباتی کیفیات کو پہچاننے اور ان کی خصوصیات کا تعین کرنے کے لیے EEG سگنلز کا استعمال کرتے ہیں۔ BCI تیزی سے ترقی کر رہا ہے تاکہ یہ تبدیل کر سکے کہ انسان اپنے ماحول کے ساتھ کیسے تعامل کرتے ہیں۔ یہ ہارڈ ویئر کے چھوٹے پیمانے پر ڈیزائن ہونے اور ڈیٹا پروسیسنگ الگورتھم میں بہتری کی بدولت ممکن ہوا ہے۔ یہ سسٹمز انسانوں کو نیورو فیڈ بیک کے ذریعے خود کو بہتر بنانے اور جسمانی مداخلت کے بغیر اپنے ارد گرد کے ماحول کے ساتھ بات چیت کرنے کی ترغیب دیتے ہیں۔

EEG آلات کا مستقبل

کم از کم پچھلی دہائی سے، EEG ہارڈ ویئر کا عام رجحان ان آلات کو چھوٹا، وائرلیس، پورٹیبل اور کم لاگت بنانا رہا ہے۔

شکل 1: Emotiv کا EPOC ہیڈسیٹ

شکل 2: Emotiv کا EPOC Flex ہیڈسیٹ

تاہم، جس چیز کے لیے کبھی ایک مہنگی، مخصوص لیبارٹری درکار ہوتی تھی، اسے پورٹیبل، کم لاگت والے سسٹم میں منتقل کرنا تحفظات سے خالی نہیں رہا۔ کچھ سائنسدانوں کو EEG ہیڈسیٹس کے جواز، معیار یا عملی افادیت کے بارے میں تحفظات رہے ہیں۔ اس کی تحقیقات کے لیے، محققین نے بہت سے توثیقی مطالعے کیے ہیں جو ان سسٹمز کی سائنسی افادیت کو ظاہر کرتے ہیں۔

EEG ہیڈسیٹس کی کم لاگت اور نقل پذیری (پورٹیبلٹی) نے تحقیقی سوالات کی ایک وسیع گنجائش بھی پیدا کی ہے جن کا جواب اب اصل جگہ پر ہی دیا جا سکتا ہے۔ یعنی، حقیقی زندگی کے حالات میں کسی موضوع کے دماغ کی لہروں کی پیمائش کی جا سکتی ہے، جبکہ پرانے ہارڈ ویئر میں نقل و حرکت انتہائی محدود ہوتی ہے۔ نقل و حرکت یا کھیلوں کی نفسیات میں، یہ ایک تاریخی تبدیلی ہے۔

تصور کریں کہ ایک تحقیقی گروپ کالج کے طلباء کے ایک مخصوص نمونے کا جائزہ لے رہا ہے جو کھیل کھیلتے ہیں تاکہ ان کے ردعمل کے وقت کا اندازہ لگایا جا سکے۔ وہ پوچھتے ہیں کہ کیا فٹ بال کے گول کیپرز کا گیند پر ردعمل کا وقت دوسرے ساتھی کھلاڑیوں سے تیز ہوتا ہے؟ روایتی تحقیقی طریقہ کار میں، ان نمونوں کو لیب میں آنا پڑتا، تاروں سے جڑنا پڑتا، جسمانی اسکرین پر ایک کام انجام دینا پڑتا، اور ہارڈ ویئر بٹنوں یا کی بورڈ کی مدد سے رپورٹ کرنا پڑتی۔ نئے EEG آلات کے ساتھ، اب یہی سوال فٹ بال کے میدان پر اصل کھیل کے دوران ہی لاگو اور ناپا جا سکتا ہے۔

مجموعی طور پر، EEG ہارڈ ویئر کی ان ایجادات نے لیب سے باہر عملی اطلاق کی راہیں کھول دی ہیں۔ اسی طرح، انہوں نے نیورو سائنس ریسرچ کی گنجائش اور دائرہ کار میں اضافہ کیا ہے۔

جدت سے ملیں – Emotiv سے ملیں

پچھلے چند سالوں میں ڈیپ لرننگ اور دیگر مشین لرننگ کے تجزیوں میں دلچسپ پیش رفت ہوئی ہے۔ اس وجہ سے، ان پروگراموں کی حقیقی قدر حاصل کرنے کے لیے ایک بڑے، معتبر اور معیاری ڈیٹا سیٹ (n=1000+) کی ضرورت ہے۔ EEG تحقیق میں سگنل پروسیسنگ، درجہ بندی، توثیق، اور کارکردگی کی تشخیص کے تقاضوں کے پیش نظر، اگر ان مصنوعی ذہانت کے طریقوں کو نافذ کیا جائے تو اس شعبے کو بہت زیادہ فائدہ پہنچے گا۔ نیورو سائنس میں موجودہ تجرباتی تحقیق کی تکراری نوعیت پر قابو پانے کے لیے بڑے ڈیٹا کی ضرورت ہوتی ہے، خاص طور پر نیوروڈیجینریٹو بیماریوں اور برین-کمپیوٹر انٹرفیس کے زیادہ پیچیدہ پہلو پر۔ اب تک، وہ ڈیٹا دستیاب نہیں رہا۔

ممکنہ نمونے کی آبادی اور اس کے بعد جمع کیے جانے والے
ڈیٹا کو بڑھانے کے دو طریقے ہیں:

1. عالمی معیار کا، پورٹیبل، کم لاگت والا EEG ہارڈ ویئر تیار کریں جو دنیا بھر میں استعمال ہو سکے۔

2. ڈیٹا اکٹھا کرنے، توثیق کرنے اور خودکار تجزیہ کی تکنیکوں کو بہتر بنائیں۔

چیلنجوں کو ختم کریں، تبدیلیوں کے ساتھ آگے بڑھیں۔ Emotiv کا انتخاب کریں

پچھلی دہائی میں Emotiv کی EEG ایجادات کا جائزہ

نیورو سائنس تحقیق اور طبی ترتیبات میں EEG آلات کا استعمال بڑھتا جا رہا ہے (دیکھیں شکل 3)۔ پچھلی دہائی سے، Emotiv نے ان چیلنجوں سے نمٹنے کے لیے دنیا بھر میں، کسی کے لیے بھی قابل رسائی کوالٹی کنٹرولز کے ساتھ تحقیقی معیار کا، وائرلیس، پورٹیبل، اور استعمال میں آسان EEG سامان تیار کیا ہے۔

شکل 3 – "EEG" پر مشتمل اشاعتوں کی تعداد (1940 – 2021) بذریعہ نیورو سائنس انفارمیشن فریم ورک

ہارڈ ویئر کا ارتقاء

مزید برآں، EEG ہارڈ ویئر گیلے الیکٹروڈ سے خشک الیکٹروڈ میں تیار ہوا ہے۔ گیلے الیکٹروڈز کو فٹ کرنے میں وقت لگتا ہے، پہننے میں تکلیف ہوتی ہے، اور وہ حرکت کو محدود کرتے ہیں۔ خشک یا مکسڈ الیکٹروڈ والے ہیڈسیٹ تیزی سے کام کرتے ہیں، پورٹیبل ہوتے ہیں، اور بنانے اور چلانے میں نمایاں طور پر سستے ہوتے ہیں۔ یہ تکنیکی ترقی ہمیں نیورولوجیکل ریسرچ میں بڑی کامیابیوں کے قریب لا رہی ہے، لیکن ہم اب بھی وہاں مکمل طور پر نہیں پہنچے ہیں۔

متنوع نمونوں کے سیٹ کو یقینی بنائیں

Emotiv آپ کے مطالعے کے تنوع کو بڑھانے میں آپ کی مدد کر سکتا ہے۔ Emotiv EEG ہیڈسیٹس کی EPOC لائن ایک دہائی سے زیادہ عرصے سے موجود ہے اور دنیا بھر کے تحقیقی اداروں کی طرف سے آزادانہ طور پر اس کی توثیق کی گئی ہے۔ ان کا استعمال مختلف شعبوں میں کیا گیا ہے، بشمول روبوٹک اعضاء اور وہیل چیئر کو کنٹرول کرنا، سیکیورٹی سسٹم میں بائیو میٹرک صارف کی شناخت، اور علمی اور جذباتی ذہنی کیفیتوں کی نشاندہی۔

Emotiv کی دنیا بھر میں استعمال کی صلاحیت اور کم مالیاتی لاگت محدود وسائل رکھنے والوں کے لیے تحقیق کو آسان بناتی ہے۔ مثال کے طور پر، پرمیشورن اور تیاگ راجن نے بھارت کے دیہی اور شہری علاقوں میں معاشی حیثیت، ٹیکنالوجی کی دستیابی، اور سفر کے تجربے سے متعلق EEG نشانات میں فرق ظاہر کرنے کے لیے Emotiv EEG آلات کا استعمال کیا۔