ایلون مسک کے نیورلنک جیسے ہائی پروفائل پروجیکٹس کی بدولت، حالیہ برسوں میں برین کمپیوٹر انٹرفیس (BCI) نے دنیا بھر کی 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 اس کے لیے آپ کو اپنے "دماغ سے کنٹرول ہونے والے" پروجیکٹس بنانے کے لیے کسی سرجری کی ضرورت نہیں ہے۔

Emotiv نے 2011 میں متعارف ہو کر اپنا پہلا وائرلیس EEG ہیڈسیٹ ایک انقلابی BCI گیمنگ ڈیوائس کے طور پر پیش کیا۔ تب سے، مشین لرننگ الگورتھم اور بہتر برین ویو سینسرز کے ساتھ ساتھ اس ٹیکنالوجی نے بھی نمایاں ترقی کی ہے۔ آج، BCI کے شوقین افراد اب بھی اپنے دماغی کمپیوٹر انٹرفیس پروجیکٹ کی ضروریات کے لیے Emotiv کا رخ کرتے ہیں۔

ترقی دینے والے چاہے ابتدائی سطح کے ہوں یا کوئی تجربہ کار پیشہ ور، BCI کی دنیا جدت اور دریافت کے دلچسپ مواقع پیش کرتی ہے۔ اس دلچسپ دنیا کو سمجھنے اور اس تک رسائی حاصل کرنے میں آپ کی مدد کے لیے برین کمپیوٹر انٹرفیس ڈیوائسز کے بارے میں ایک گائیڈ یہاں پیش کی جا رہی 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 "دماغ سے کنٹرول" کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ یہی ٹیکنالوجی جو دماغ کے کام کو سمجھنے میں مدد کرتی ہے، دماغ کے سگنلز کو مختلف کاموں کے کمانڈز میں تبدیل کر سکتی ہے، جس میں کمپیوٹر کرسر کو کنٹرول کرنا، مصنوعی اعضاء کو حرکت دینا، اور انٹرایکٹو گیمنگ کے تجربات تخلیق کرنا شامل ہے۔ BCI ٹیکنالوجی جہاں بھی تندرست اختراع کاروں اور شوقیہ افراد کے لیے کارآمد ہے، وہیں اپنے اعضاء کے استعمال سے محروم افراد کو ایک نئی امید بھی پیش کر رہی ہے۔

چونکہ "BCI" مقبول سائنسی دنیا میں ایک اہم لفظ بن چکا ہے، اس لیے الجھن کو دور کرنے کے لیے برین کمپیوٹر انٹرفیس ڈیوائس کی اقسام کے درمیان تفریق کرنا ضروری ہے تاکہ صارفین اور ادارے اپنے لیے موزوں ترین BCI ڈیوائس کا انتخاب کر سکیں۔

BCI آلات: سرجری بمقابلہ ہیڈسیٹ

برین کمپیوٹر انٹرفیس کے فی الحال دو مختلف قسم کے آلات دستیاب ہیں؛ وہ جو دماغ کے اندر نصب کیے جاتے ہیں اور وہ جو کھوپڑی کی جلد سے دماغی سگنل پڑھتے ہیں (تصویر 1)۔ ان کے نمایاں اختلافات درج ذیل ہیں۔

شکل 1۔ BCI سگنل حاصل کرنے والی ٹیکنالوجیز کی درجہ بندی۔ (a) سرجری کی جہت کا درجہ بندی کا خاکہ ہے، جس میں تین درجے شامل ہیں: غیر جارحانہ (non-invasive)، کم سے کم جارحانہ (minimal-invasive)، اور جارحانہ (invasive)۔ (b) پتہ لگانے کی جہت کے زمرے کا خاکہ دکھاتا ہے، جس میں تین سطحیں شامل ہیں: غیر پیوند کاری (non-implantation)، مداخلت (intervention)، اور پیوند کاری (implantation)۔ [1]

انٹرا کرینیئل (انوسیوی)

انٹرا کرینیئل الیکٹرو اینسفالوگرافی (iEEG) براہ راست کسی شخص کے سر کے اندر الیکٹروڈز پیوند کرتی ہے۔ اس سے ڈاکٹروں کو تحقیق، تشخیصی کارروائیوں اور علاج کے لیے ایک واضح الیکٹرانک سگنل حاصل کرنے میں مدد ملتی ہے۔ برین امپلانٹس 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]، دماغی امراض کا علاج [3]، فالج کے اثرات کو بائی پاس کرنا، سوچ کے ذریعے تحریر یا سوچ کے ذریعے گفتگو کو ممکن بنانا (تصویر 2) اور یہاں تک کہ بینائی کی بحالی [4][5] شامل ہیں۔

یو ایس فوڈ اینڈ ڈرگ ایڈمنسٹریشن پیوند کیے گئے BCI آلات کی تعریف "نیوروپروسٹھیسز کے طور پر کرتی ہے جو فالج یا عضو کٹے ہوئے مریضوں کی کھوئی ہوئی حرکی اور/یا حسی صلاحیتوں کو بحال کرنے کے لیے مرکزی یا اعصابی نظام کے ساتھ انٹرفیس کرتے ہیں" [6]۔

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

انٹرا کرینیئل (کم سے کم انوسیوی)

محققین نے دماغ سے براہ راست معلومات پڑھنے کے کم جارحانہ طریقوں پر تجربات کیے ہیں۔ ایک طریقہ اینڈو ویسکولر ہے (شکل 3)، جس میں خون کی نالیوں کے ذریعے ایک سٹینٹ کا استعمال کرتے ہوئے دماغ میں الیکٹروڈ بھیجے جاتے ہیں [7][8]۔

دوسرے طریقے کو الیکٹرو کارٹیکوگرافک (ECoG) کہا جاتا ہے، جس میں کھوپڑی کے نیچے، یا تو ڈیورا میٹر کے نیچے (subdural ECoG) یا ڈیورا میٹر کے باہر (epidural ECoG) الیکٹروڈ کی جراحی کے ذریعے تنصیب درکار ہوتی ہے۔ یہ عمل جراحی والا ہے لیکن روایتی BCI امپلانٹس کے مقابلے میں کم پیچیدہ ہے [9]۔

شکل 3۔ A، مکمل طور پر نصب برین کمپیوٹر انٹرفیس (BCI) کا خاکاتی خاکہ۔ الیکٹروڈز والی ایک ڈیوائس کو سپیریئر سیگیٹل سائنس خون کی نالی (انسیٹ) میں لگا دیا جاتا ہے اور جلد کے نیچے بنے ہوئے پاکٹ میں نصب وصول کنندہ ٹرانسمیٹر یونٹ (IRTU) سے منسلک کر دیا جاتا ہے۔ IRTU بیرونی وصول کنندہ 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 سگنل بھیجتا ہے۔ B، کمپیوٹر کنٹرول کے لیے آئی ٹریکر کے ساتھ BCI۔ کرسر کو منتقل کرنے کے لیے آئی ٹریکنگ کا استعمال کیا جاتا ہے، اور کلک کرنے کے لیے BCI استعمال ہوتا ہے۔ C، کمپیوٹر کنٹرول کے لیے بغیر آئی ٹریکنگ کا BCI۔ ایک آئٹم اسکینر ترتیب وار آئٹمز کو نمایاں کرتا ہے، اور کسی آئٹم کو نمایاں ہونے پر کلک کرنے کے لیے BCI استعمال ہوتا ہے [7]۔

غیر جارحانہ BCI (EEG ہیڈسیٹس)

 شکل 4۔ جان BCI4Kids میں حصہ لیتا ہے، ایک ایسا پروگرام جو معذور بچوں کو برین کمپیوٹر انٹرفیس کا استعمال کرتے ہوئے اپنے ماحول کے ساتھ رابطے میں مدد کرتا ہے۔ آپ جان کا دماغ سے تیار کردہ آرٹ ورک یہاں دیکھ سکتے ہیں۔

غیر جارحانہ BCI آلات کسی شخص کی کھوپڑی کے ذریعے برقی سگنل پڑھنے کے لیے الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ عمل روایتی طور پر صرف لیبارٹری کی حد تک محدود تھا، لیکن اب وائرلیس، ریسرچ گریڈ EEG آلات کی آمد نے کہیں بھی ذہن کی لہروں کی درست ریڈنگ کو ممکن بنا دیا ہے (شکل 4)۔

فی الحال، مارکیٹ میں درجنوں غیر جارحانہ BCI ہیڈسیٹ دستیاب ہیں—جن میں سے بہت سے ایک مخصوص مقصد کو ذہن میں رکھ کر تیار کیے 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 کے نیورو سائنسدان، طلباء، ماہرین تعلیم، موجد، گیمرز، شوقیہ افراد اور فنکار استعمال کرتے ہیں۔

سائنسی مضامین کے 2022 کے آڈٹ کے مطابق [10]، سائنسی تحقیق کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا کنزیومر EEG ڈیوائس Emotiv (67.69%) ہے۔ محققین اپنی سائنسی طور پر توثیق شدہ کارکردگی، روایتی EEG لیب کے آلات کے مقابلے میں سستے داموں، اور کثیر المقاصد خصوصیات کی وجہ سے Emotiv پر بھروسہ کرتے ہیں۔ انسانی دماغ پر اہم ترین تحقیق کرنے کے لیے یونیورسٹی کی لیبارٹری میں استعمال ہونے والے اسی Emotiv ہیڈسیٹ کو BCI پرفارمنس کے لیے میوزک ڈیپارٹمنٹ کے ساتھ شیئر کیا جا سکتا ہے، پھر عملی سیکھنے کے لیے سائیکالوجی ڈیپارٹمنٹ کو دیا جا سکتا ہے، اور دماغی طاقت سے چلنے والے ڈرونز ریس کرنے والے طلباء کے BCI کلو کو دیا جا سکتا ہے۔

Emotiv BCI آلات

Emotiv میں، ہمارے پاس ابتدائی 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 جاتا ہے [11]۔

اوپر: ایک طالب علم روبوٹک بازو کو کنٹرول کرنے کے لیے Epoc X اور آرڈوینو بورڈ کا استعمال کرتا ہے۔ (ماخذ: Matt Su)

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

شکل 5۔ ٹوئچ گیمر پیری کیریل کامیابی کے ساتھ 2-چینل Emotiv MN8 برین وہیرایبل آلہ استعمال کرتے ہوئے BCI کے ساتھ ہیلو گیم کو کنٹرول کرتے ہیں۔

اپنے BCI پروجیکٹ کے ساتھ شروعات کرنا

میں BCI کا استعمال کیسے کروں؟

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

1. ایک واضح مقصد

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

3. سگنل پروسیسنگ سافٹ ویئر، جیسے کہ EmotivBCI۔

4. نامزد کردہ BCI کمانڈز (کوڈنگ کے کچھ تجربے کی ضرورت ہے)

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

6. BCI کمانڈز وصول کرنے کے لیے ایک ڈیوائس

صحیح BCI آلات کا انتخاب

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

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

1. کارکردگی: اس بات کو یقینی بنائیں کہ آلہ آپ کے مخصوص پروجیکٹ کے لیے درکار خصوصیات اور صلاحیتیں پیش کرتا ہے۔ Emotiv ہیڈسیٹ پورے دماغ کی لہروں کو محسوس کرتے ہیں لیکن ایک عام اصول کے طور پر، BCI زیادہ سینسرز کے ساتھ بہتر کام کرتا ہے۔ اس منطق کے مطابق، Emotiv Flex مکمل دماغی لہروں کو محسوس کرنے کے لیے 32 تک سینسرز کا استعمال کرتا ہے، لیکن ہمارے صارفین عام طور پر اپنے BCI پروجیکٹس اور تحقیق کے لیے Epoc X یا Insight کو بالکل تسلی بخش پاتے ہیں۔ دریں اثنا، MN8 برین ویئر آلات BCI کے موبائل ایپ بنانے کی تیاری کے لیے بہترین ہیں۔

2. سینسر کی پوزیشننگ: EEG ہیڈسیٹ کا انتخاب کرتے وقت، اس بات پر غور کریں کہ سینسر کہاں واقع ہیں اور یہ آپ کی ضروریات پر کیسے اثر انداز ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، مارکیٹ میں موجود کچھ BCI آلات میں صرف ایک سینسر ہوتا ہے یا متعدد سینسر صرف سر کے پچھلے حصے میں واقع ہوتے ہیں۔

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

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

5. سپورٹ: کسی ایسی کمپنی کی ڈیوائس منتخب کریں جو بہترین سپورٹ پیش کرتی ہو اور اس کی ایک فعال صارف کمیونٹی ہو۔ Emotiv ایک وسیع نالج بیس اور کسٹمر سپورٹ پیش کرتا ہے۔

6. ڈیٹا اور پرائیویسی: آپ کی نیورل پرائیویسی بہت اہم ہے۔ اسی لیے پہلے دن سے ہی، Emotiv نے اپنے EEG ڈیٹا جمع کرنے کے عمل کو پرائیویسی کو مدنظر رکھ کر ڈیزائن کیا ہے۔ دیکھیں کہ Emotiv آپ کے دماغ کے ڈیٹا کی حفاظت کیسے کرتا ہے۔

نتیجہ

ایک BCI پروجیکٹ کو شروع کرنا ایک دلچسپ سفر ہے جو جدت اور اثرات کے شاندار مواقع پیش کرتا ہے۔ چاہے آپ اس میدان میں نئے ہوں یا تجربہ کار پیشہ ور، Emotiv وہ ٹولز اور سپورٹ فراہم کرتا ہے جس کی آپ کو کامیابی کے لیے ضرورت ہوتی ہے۔ صحیح BCI ڈیوائس اور ایک واضح وژن کے ساتھ، آپ نئی کامیابیوں کے دروازے کھول سکتے ہیں۔

اپنے BCI پروجیکٹ پر کام شروع کرنے کے لیے آج ہی Emotiv کے BCI آلات اور وسائل دریافت کریں۔ ان موجدوں اور محققین کی کمیونٹی میں شامل ہوں جو BCI ٹیکنالوجی کے ساتھ انسانی ٹیکنالوجی کے باہمی تعامل کے مستقبل کو تشکیل دے 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۔

تکنیکی مدد درکار 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 Emputation - 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 (Formerly Twitter). 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.