Des chercheurs de l'Université du Minnesota ont fait disparaître tout ce travail fastidieux de joystick en développant une quadcopter de contrôle mental. Il peut sembler comme le premier élément de la liste de Noël de l'année prochaine, mais il sert aussi un but très pratique. En utilisant une calotte muni d'un Brain Computer Interface (BCI), le Collège de l'Université des sciences et de génie espère développer des moyens pour les personnes souffrant de maladies neurodégénératives à la paralysie ou emploient pensé pour contrôler les fauteuils roulants et d'autres appareils.

Le but de l'équipe du Minnesota dirigée par le professeur de génie biomédical Bin Il est de développer les moyens de développer des dispositifs de contrôle de la pensée qui peuvent fonctionner de manière fiable à grande vitesse, sans la nécessité de l'implantation chirurgicale. Cela signifie des tests approfondis dans le monde réel et, bien que spectaculaire, le vol est en fait une activité très simple dans un environnement en trois dimensions sans les complications d'obstacles et le terrain qu'un véhicule au sol rencontres. Voilà une des raisons pour lesquelles il était possible de faire un avion qui vole sur le pilote automatique décennies avant d'une voiture d'auto-conduite a été même considéré. Donc, pour le développement de dispositifs de contrôle mental, quelque chose comme un quadcopter est une option peu coûteuse, car il est relativement facile de contrôler les variables de l'expérience.

Le quadcopter utilisé était un 1.0 AR Drone construit par Parrot SA de Paris, France. Il est configuré pour voler avec motion pré-réglée et l'opérateur est en mesure d'utiliser la commande d'esprit pour le faire aller à gauche ou à droite ou de haut en bas. Une caméra vidéo montée à l'avant offre un champ de vision pointant directement vers l'avant, un arrangement visant à promouvoir un sentiment de réalisation dans l'opérateur et d'améliorer la rétroaction.

La principale caractéristique de l'quadcopter contrôle mental était la calotte BCI non-invasive. BCI envahissantes sont utilisés pour commander membres de robot et ont montré un certain succès, mais intégrant ceux-ci sont une entreprise chirurgicale majeure avec des risques d'infection et de rejet.

Les versions non-invasives peuvent éviter ces problèmes que nous avons déjà vu des projets qui utilisent cette approche pour contrôler les fauteuils roulants et appendices robotiques.

Même si le but ultime est une interface implanté, un BCI non-invasive peut aider dans le processus en permettant au patient de se familiariser avec un BCI avant la procédure, surtout pour une maladie neurodégénérative progressive, comme la sclérose latérale amyotrophique, où, au début implantation ne se justifie pas.

Le BCI calotte est basée sur l'électroencéphalographie (EEG). L'intérieur du capuchon sont 64 électrodes qui enregistrent courants minuscules de l'activité électrique dans le cerveau. Ceux-ci sont généralement très complexe et chaotique, qui est pourquoi vous ne pouvez pas attacher quelqu'un à une machine EEG et lire leur esprit, mais l'activité du cerveau dans les centres moteurs du cortex central peut être plus facilement identifié. Le système utilise en boucle fermée de détection, traitement et d'actionnement. Le bouchon capte les signaux, ils sont acheminés à un ordinateur pour le traitement et la sortie est sous la forme de commandes au système de contrôle de la quadcopter par WiFi.

"Il est totalement non invasive», dit Karl LaFleur, un étudiant en génie biomédical supérieur impliqué dans le projet. "Personne ne doit avoir une puce implantée dans leur cerveau pour ramasser l'activité neuronale."

L'expérience a utilisé cinq sujets - trois femmes et deux hommes dans la vingtaine. D'autres objets manipulés le quadcopter aide d'un clavier classique pour agir en tant que groupe de contrôle. Les sujets de test ont été formés pour contrôler la quadcopter en imaginant ouverture ou la fermeture de leurs poings. Imaginer faire une gauche; le poing de la main entraîne le cerveau à l'activité de feu dans la zone du cortex moteur commandant la main gauche, le système le détecte et raconte l'quadcopter de tourner à gauche. Imaginer un droit; le poing de la main fait tourner à droite, et en imaginant faire deux poings rend monter puis redescendre.

Ceci est quelque chose d'une première, car elle exigeait une cartographie précise du cerveau. «Nous avons été le premier à utiliser à la fois l'IRM fonctionnelle (imagerie par résonance magnétique) et l'imagerie EEG à la carte où dans le cerveau neurones sont activés quand vous imaginez mouvements», explique LaFleur. "Alors maintenant, nous savons où les signaux viendra."

La formation consistait à travailler avec des simulateurs qui ressemblaient à un vieux Pong jeu depuis les années 1970. Les sujets devaient apprendre à déplacer un curseur sur un écran à gauche et à droite, puis à déplacer vers le haut et vers le bas ainsi. Une fois qu'ils avaient maîtrisé cela, ils ont été fixés pour la commande d'un quadcopter simulé dans un environnement virtuel.

Dans la dernière expérience, un Gymnase de l'Université de taille standard a été kitted avec deux grands anneaux de ballons suspendus au plafond. Le but de l'exercice était de battre le quadcopter à travers les anneaux.

Les opérateurs confrontés loin de la zone, de sorte qu'ils ne pouvaient voir à travers la caméra de l'quadcopter comme un moyen de fournir une rétroaction sur le rendement. Les résultats ont montré un taux de réussite de plus de 90 pour cent à naviguer dans le cours une fois que le système a été calibré et les sujets eux-mêmes avait familiarisé avec la mise en page.

«Notre étude montre que, pour la première fois, les êtres humains sont capables de contrôler le vol de robots volants en utilisant seulement leurs pensées détectées à partir d'une calotte non-invasive», dit Bin He. "Il fonctionne aussi bien que des techniques invasives utilisées dans le passé.

"Nous prévoyons que ils vont utiliser cette technologie pour contrôler les fauteuils roulants, membres artificiels ou autres appareils. Notre prochaine étape est d'utiliser la technologie de cartographie et d'ingénierie que nous avons développé pour aider les patients handicapés interagissent avec le monde. Il peut même aider les patients atteints conditions comme l'autisme ou la maladie ou de l'aide course des victimes de la maladie d'Alzheimer récupérer. Nous sommes en train d'étudier des patients victimes d'AVC pour voir si ça va aider recâbler les circuits du cerveau pour contourner les zones endommagées ".

Les conclusions de l'équipe ont été publiés dans le Journal of Neural Engineering.

La vidéo ci-dessous montre la quadcopter contrôle mental en action.