Gedankengesteuerte VR-Spiele könnten die Schlaganfall-Rehabilitation unterstützen | Kaiserliche Nachrichten

Attrappe einer Virtual-Reality-Erfahrung, die zwei körperlose virtuelle Hände zeigt, die einen Haufen digital gerenderter Spielzeugsteine ​​umwerfen

Gedankengesteuerte VR-Spiele könnten die Schlaganfall-Rehabilitation unterstützen | Kaiserliche Nachrichten Eine Virtual-Reality-Hand, die direkt vom Geist gesteuert wird, könnte Schlaganfallpatienten im Rahmen einer VR-gestützten Physiotherapie helfen, die Handbewegung wiederherzustellen. - Sillasderuedas

Eine Virtual-Reality-Hand, die direkt vom Geist gesteuert wird, könnte Schlaganfallpatienten im Rahmen einer VR-gestützten Physiotherapie helfen, die Handbewegung wiederherzustellen.

Cogitat, ein im vergangenen Jahr gegründetes Startup zur Kommerzialisierung der imperialen Forschung, untersucht medizinische und Gaming-Anwendungen seiner Kerntechnologie, einer Gehirn-Computer-Schnittstelle, die es Benutzern ermöglicht, sich in Virtual-Reality-Umgebungen (VR) zu bewegen, indem sie sich mental dazu bereiten, sich zu bewegen, anstatt sich physisch zu bewegen .

Das Unternehmen geht Partnerschaften mit VR-Unternehmen und -Entwicklern ein, um die Technologie für eine Reihe von Anwendungen einzusetzen – angefangen bei Spielen, die Schlaganfallpatienten helfen könnten, die Handbewegung durch Training mit einer gedankengesteuerten VR-Hand wiederherzustellen.

Wie eine virtuelle Hand reale Bewegungen trainieren könnte

Viele Schlaganfallpatienten leiden aufgrund gestörter Verbindungen zwischen Gehirn und Muskeln unter eingeschränkter Bewegung der oberen Extremitäten, aber dank der Plastizität des Gehirns kann dies oft durch regelmäßige physiotherapeutische Übungen wiederhergestellt werden, die helfen, die Verbindungen neu zu konfigurieren.

„Wenn Sie Ihre Hand überhaupt nicht bewegen können, kann wiederholtes Üben sehr frustrierend sein. Die Spiele, die wir entwickeln, werden ein lohnenderes Erlebnis bieten“, erklärt Allan Ponniah, CEO von Cogitat.

Um Patienten dabei zu helfen, eine Reihe von Handphysiotherapieübungen zu üben und ihre Leistungen zu verbessern, untersuchen Cogitat und das VR-Produktionsstudio Unit 9 mit Unterstützung von UK Research and Innovation (UKRI) das Potenzial für VR-Physiotherapiespiele, die von einer Gehirn-Computer-Schnittstelle unterstützt werden Eine virtuelle Hand führt die Bewegungen aus, die der Patient zu machen versucht.

„Wenn Sie Ihre Hand überhaupt nicht bewegen können, kann wiederholtes Üben sehr frustrierend sein, aber die Spiele, die wir entwickeln, bieten eine lohnendere Erfahrung“, erklärt Allan Ponniah, CEO von Cogitat. „Zunächst stellen sich die Benutzer ihre Bewegungen nur vor und sehen, wie sich ihre Hände in VR bewegen. Im Laufe der Zeit hilft es, ihre Hände zu kalibrieren. Sobald sie ihre Hände ein wenig bewegen, wird dies in der VR-Erfahrung als eine gelungenere Leistung dargestellt. Das bringt sie in eine Situation, in der sie zum Beispiel eine Faust vollständig öffnen und schließen können.“

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Das Konzept für die Spiele ist teilweise durch neurowissenschaftliche Forschungen motiviert, die darauf hindeuten, dass die Erfahrung, eine motorische Aufgabe zu sehen, Ihnen hilft, die motorischen Fähigkeiten zu entwickeln, die Sie benötigen, um diese Aufgabe selbst auszuführen, indem sogenannte Spiegelneuronen stimuliert werden – Gehirnzellen, die beide durch das Beobachten aktiviert werden und Ausführen von motorischen Aufgaben.

Um die besten Ergebnisse in der Physiotherapie zu erzielen, müssen die Patienten häufig und über einen längeren Zeitraum Übungen durchführen. Während die vorgeschlagenen VR-Rehabilitationsspiele im Rahmen von Physiotherapiesitzungen in Kliniken eingesetzt werden könnten, haben sie auch den potenziellen Vorteil, Patienten bei der Durchführung von Übungen zu Hause zu unterstützen. Spielelemente wie die Möglichkeit, sich online mit anderen Spielern zu messen oder zu versuchen, die eigenen bisherigen Leistungen zu übertreffen, könnten die Übungen angenehmer machen.

„Als wir mit Patienten diskutierten, ob sie lieber Spiele mit ihrer Familie oder mit anderen Patienten spielen würden, sagten sie überwiegend andere Patienten, damit sie innerhalb der Gruppe sehen können, wer vor ihnen ist und wer hinter ihnen liegt, und verstehen, in welche Richtung sie gehen. re gehen mit ihrer Rehabilitation. Sie verbringen gerne Zeit mit anderen Schlaganfallpatienten und den damit verbundenen Wettbewerbsaspekten“, sagt Herr Ponniah.

Yates Buckley, technischer Partner bei Unit 9, sagte: „Was wir mit EEG-BCIs erreichen wollten, wird mit der beeindruckenden Erkennungsgenauigkeit von Cogitat Wirklichkeit. Ich denke, woran wir arbeiten, wird die Anwendung des EEG in der Rehabilitation grundlegend verändern.“

Ein Mann im Rollstuhl, der ein VR-Headset trägt und Handgesten ausführt

Fortschritte beim maschinellen Lernen können dabei helfen, Gedanken zu lesen

Cogitat zielt darauf ab, seine Technologie von anderen auf dem neu entstehenden Gebiet der VR-unterstützten Physiotherapie abzuheben, indem es in einem frühen Stadium der Technologieentwicklung auf das Wissen von Patienten und medizinischen Experten zurückgreift. In Partnerschaft mit Unit 9 hat das Team einen Zuschuss von UKRIs Audience of the Future Challenge verwendet, um frühzeitig Input von Physiotherapeuten, Neurologen und potenziellen Anwendern zu erhalten.

Fortschritte im maschinellen Lernen, das geschickt darin ist, statistische Regelmäßigkeiten in verrauschten Daten zu finden, haben es möglich gemacht, EEG-Daten effektiver zu nutzen. Im vergangenen Jahr belegte Cogitat den ersten Platz bei einem internationalen Wettbewerb.

Das Cogitat-Team sagt auch, dass es sich durch seine preisgekrönte Kerntechnologie auszeichnet, die mithilfe von maschinellem Lernen entwickelt wurde und die motorischen Absichten eines Benutzers aus Gehirnwellendaten entschlüsselt, die von Elektroenzephalogramm-Headsets (EEG) gelesen werden.

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Dr. Dimitrios Adamos, Imperial Research Fellow und Mitbegründer und CTO von Cogitat, sagt: „Wir sind ein Deep-Tech-Unternehmen, das hochmoderne KI/ML-betriebene Gehirnwellen-Decoder entwickelt, die mit realen EEG-Daten trainiert werden. Unsere geräteunabhängige Technologie kann mit jedem EEG-Headset und jeder Sensorkonfiguration verbunden werden, einschließlich Geräten, die noch nicht einmal auf dem Markt sind.“

EEG-Geräte, die elektrische Aktivität auf der Kopfhaut als Proxy für die Gehirnaktivität verwenden, sind um Größenordnungen billiger als andere Formen der Bildgebung des Gehirns wie Magnetresonanztomographie und tragbar genug, um außerhalb von Forschungsumgebungen eingesetzt zu werden. Ihr schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis und ihre räumliche Auflösung haben jedoch in der Vergangenheit dazu geführt, dass sie nur begrenzt nutzbare Informationen darüber liefern, was im Gehirn passiert.

Jüngste Fortschritte beim maschinellen Lernen, das geschickt darin ist, statistische Regelmäßigkeiten in verrauschten Daten zu finden, haben es möglich gemacht, EEG-Daten effektiver zu nutzen, und letztes Jahr belegte Cogitat den ersten Platz in einem internationalen Wettbewerb, um die effektivsten Technologien zum Lesen von Motorkortexdaten zu finden EEG, das die Leistungen ernsthafter internationaler Konkurrenten aus Wissenschaft, Industrie und Regierung übertrifft.

Stefanos Zafeiriou, Mitbegründer und Chief Scientist von Cogitat und Professor für Maschinelles Lernen und Computer Vision am Department of Computing von Imperial, sagt: „Wir sind sehr stolz auf unsere Kerntechnologie für die EEG-Decodierung, die hochmoderne Deep-Learning-Fortschritte vereint von Imperial mit dem bedeutenden internen Know-how von Cogitat. “

Andrew Chitty, Audience of the Future Challenge Director bei UKRI, sagte: „Die Kombination der bahnbrechenden Technologie von Gehirn-Computer-Schnittstellen von Cogitat mit den Fähigkeiten von VR und Spieletechnologie bietet das Potenzial, einen echten Unterschied in der Rehabilitation von Schlaganfallpatienten zu machen – einer davon die häufigsten Ursachen für chronische Behinderungen im Vereinigten Königreich. Dies ist ein fantastisches Beispiel für das Potenzial für Deep-Tech-Innovationen aus den Biowissenschaften, um sich mit kreativen Technologien zu befruchten, Patienten in ihre eigene Pflege einzubeziehen und Unternehmen aufzubauen, die das Gesundheitswesen revolutionieren werden.”

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Anwendungen in Unterhaltung und Medizin

3D-Avatar einer menschlichen Figur, die durch einen farbenfrohen, digital gerenderten virtuellen Raum gehtDas Cogitat-Team verfolgt die VR-unterstützte Physiotherapie als eine von mehreren Anwendungen, die ihre zentrale Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie ermöglichen könnte. Andere Anwendungen sind reine Unterhaltung, zum Beispiel VR-Spiele, die auf engstem Raum ein realistisches Geh- oder Laufgefühl vermitteln.

Die Technologie könnte auch dazu beitragen, das Metaversum voranzutreiben, eine diskutierte zukünftige Version des Internets, die von Unternehmen wie Facebooks Muttergesellschaft Meta entwickelt wird und 2D-Text und Bilder durch virtuelle 3D-Welten ersetzt.

Die beiden oberen Bilder: Mock-ups von Virtual-Reality-Physiotherapieerfahrungen von Unit 9. Drittes Bild: Getty.