Pre samo nekoliko decenija, mogućnost povezivanja mozga sa kompjuterom za pretvaranje neuronskih signala u konkretne akcije izgledala bi kao nešto iz naučne fantastike. Ali poslednjih godina, napravljeni su određeni naučni pomaci u tom pogledu, kroz takozvane BCI (Brain-Computer Interfaces) koji uspostavljaju komunikacione mostove između ljudskog mozga i računara. Nedavna studija UPF-a nastavlja da napreduje u ovom pravcu i daje nove doprinose u postizanju ove željene neuronaučne prekretnice.
Rezultati studije UPF Centra za mozak i kogniciju (CBC) su predmet članka objavljenog 7. februara u časopisu eNeuro, pod naslovom „Alfa-sinhronizacija dugog dometa kao kontrolni signal za BCI: studija izvodljivosti“, zajedno su napisali Martin Esparza-Iaizzo (UPF i Univerzitetski koledž u Londonu), Salvador Soto-Faraco (UPF i ICREA), Irene Vigue-Guik (UPF), Mireia Torralba Cuello (UPF) i Manuela Ruzzoli (Baskijski centar za kognitivni mozak i jezik).
Jedan od glavnih trenutnih izazova u neuronauci je identifikacija moždanih signala koji su dovoljno robusni da kontrolišu uređaje u realnom vremenu. Neuronaučnici su već postigli uređaje koji se mogu kontrolisati umom koristeći samo aktivnost jednog ili više regiona mozga. Međutim, to još nije moguće učiniti putem komunikacije i sinhronizacije različitih regiona mozga. Članak koji je objavio eNeuro daje značajan doprinos napredovanju u postizanju ovog cilja.
Ova studija se zasniva na analizi moždane aktivnosti 10 ljudi tokom zadatka vizuelno-prostorne pažnje, izvodeći do 200 merenja po subjektu, i oslanja se na koncept ukrštene lateralnosti: ono što vidimo na desnoj strani vidnog polja je predstavljeno u levoj hemisferi mozga i, obrnuto, ono što vidimo na levoj strani predstavljeno je u desnoj hemisferi.
Nivoi moždanog signala poznatog kao alfa opseg smanjuju se u hemisferi u kojoj su predstavljene slike koje posmatramo. Istraživači upoređuju varijacije nivoa alfa opsega sa pločama na vagi. Upravo na strani vage u kojoj je opterećena veća težina njihove ploče se u većoj meri spuštaju, dok na strani sa manjom težinom teže nagore.
Isto važi i za nivoe alfa opsega: upravo u hemisferi na strani na kojoj su slike predstavljeni nivoi alfa opsega se najviše smanjuju, dok rastu na suprotnoj hemisferi. Treba imati na umu da alfa traka inhibira ekscitabilnost neurona, pa izaziva stanje relaksacije neuronskih populacija. Stoga nije iznenađujuće što je njihov nivo niži u hemisferi mozga koja obrađuje slike.
Takođe treba napomenuti da je mozak podeljen na različite regione koji komuniciraju sinhronizacijom njegovih neuronskih fluktuacija, na primer u alfa opsegu. Upravo, jedan od ciljeva istraživanja bio je da se analizira da li dugotrajna sinhronizacija alfa opsega između regiona mozga predstavlja lateralizovane obrasce i to su potvrdili autori studije. Konkretno, ako pratimo desno, komunikacija između frontalnog i parijetalnog regiona leve hemisfere se povećava, a ako pratimo levo, komunikacija između ovih istih regiona u desnoj hemisferi se povećava.
Do danas, signali iz alfa opsega sa kojima komuniciraju frontalni i parijetalni regioni mozga mogu se u potpunosti uhvatiti samo kroz agregaciju podataka iz različitih merenja, a ne kroz jedno ispitivanje. Stoga je još jedan od ciljeva studije bio upravo da se ispita kako uhvatiti ove neuronske obrasce na jednom nivou testa, što bi omogućilo generisanje kontrolnog signala za aktiviranje uređaja preko interfejsa mozak-računar u realnom vremenu.
Da bi se to postiglo, glavni istraživač Martin Esparza-Iaizzo objašnjava da njegova studija daje doprinos sa metodološke tačke gledišta: „Novina studije je da, za razliku od prethodnih studija, koristi mere sinhronizacije između parijetalnih i frontalnih oblasti na nivo svakog pojedinačnog ispitivanja, a ne u agregiranim podacima,“ Međutim, on upozorava da su uočena ograničenja trenutnih elektroencefalografa za postizanje ovog cilja: „Trenutna encefalografija ima ograničenja u pogledu prostorne rezolucije, a u pogledu buke, zbog disanja , srčana aktivnost itd.“
Međutim, nalazi ovog istraživanja predstavljaju dobru osnovu za buduća istraživanja. U tom smislu, Esparza-Iaizzo zaključuje: „Ono što naša studija predstavlja je dobra metodologija koja pokazuje da se, zaista, za sada, sinhronizacija ne može uneti u svet sistema sa radom u realnom vremenu. Nadamo se da će poslužiti kao paradigma za buduće pokušaje“.
