Projektni tim – izv. prof. dr. sc. Miroslav Vrankić, izv. prof. dr. sc. Saša Vlahinić, Ivan Markovinović i Guruprasad Madhale Jadav / snimio M. Aničić
Riječki znanstvenici pred završetkom su pomagala za komunikaciju koje se temelji na analizi moždanih signala pacijenta. Njihov »BCI komunikator« koji se sastoji od već postojećeg hardvera – modernog EEG uređaja i originalnog softvera koji analizira dobiveni EEG signal, namijenjen je pacijentima s tzv. »locked-in« sindromom koji zbog stupnja invaliditeta nisu u stanju na bilo koji način komunicirati sa svojom okolinom
Čitanje misli pomoću EEG ili sličnih uređaja i danas se, u 21. stoljeću, čini znanstvenom fantastikom. No tehnologija koja je još do prije desetak godina bila tek dio futurističke literature sada se ubrzano razvija na nekoliko različitih znanstvenih institucija u svijetu, među kojima je i riječki Tehnički fakultet. Štoviše, samo godinu dana nakon što je službeno otpočeo, riječki projekt imena »Komunikacija mislima za osobe s invaliditetom« sad je već u završenoj fazi, a njegovi autori pozivaju potencijalne korisnike da se pridruže konkretnim testiranjima.
Riječki znanstvenici uspjeli su, naime, u samo godinu dana gotovo u potpunosti razviti pomagalo za komunikaciju koje se temelji na analizi moždanih signala pacijenta. Ciljani sustav, točnije »BCI komunikator«, koji se sastoji od već postojećeg hardvera – modernog EEG uređaja i originalnog softvera koji analizira dobiveni EEG signal, namijenjen je pacijentima s tzv. »locked-in« sindromom koji zbog stupnja invaliditeta nisu u stanju svjesno kontrolirati svoje tijelo, niti na bilo koji način komunicirati sa svojom okolinom.
Foto Marin Aničić
Projekt je inicirao prof. dr. sc Miroslav Vrankić, trenutno najaktivniji hrvatski stručnjak na polju asistivnih tehnologija, nakon što je upoznao Ivana, mladića iz Šibenika koji je zbog teške prometne nesreće ostao »zaključan« u vlastitom tijelu. Zbog velike traume glave Ivan je ostao bez voljnih pokreta, u nemogućnosti kontrolirati svoje tijelo, govoriti, pa čak i pratiti pogledom. Vrankić, čiji najpoznatiji projekti uključuju sustav Servus za upravljanje domom pomoću govora i Serwantess komunikator koji pacijentima oboljelim od ALS-a omogućava komuniciranje pogledom, odlučio je naći način da Ivanu olakša život.
U tijeku su prijave osoba koje žele biti testni korisnici BCI komunikatora kada bude bio razvijen prototip. Članovi obitelji i njegovatelji osoba s invaliditetom koje ne mogu govoriti mogu se javiti prof. Miroslavu Vrankiću na Tehnički fakultet na broj 051 651 441.
»Locked-in« sindrom
– »Locked-in« sindrom može biti posljedica neke progresivne bolesti poput ALS-a, moždanog udara ili posljedica povrede mozga uslijed nesretnog slučaja. Za neke od ovih pacijenata teško je reći da li se uopće nalaze u svjesnom stanju jer na nikakav način ne mogu pokazati da su svjesni i da razumiju što osobe oko njih govore. Zbog toga se često postavlja i pogrešna dijagnoza da su ti pacijenti u stanju kome, odnosno tzv. »polu-kome«. U ovakvom stanju veliki je problem potpuna nepokretnost osobe, ali je daleko veći problem nemogućnost osobe da komunicira s okolinom. Osoba može, na primjer, trpiti velike bolove, ali nema nikakav način da to priopći njegovateljima. Ukoliko osoba može pomicati očima, onda je na taj način moguće uspostaviti komunikaciju. No ako osoba ne može niti to, onda su tu trenutna tehnološka rješenja iz područja asistivne tehnologije potpuno neupotrebljiva, pojašnjava nam Vrankić zbog čega se tim odlučio na razvoj komunikatora baziranog na analizi moždanih signala pacijenta kao »idućeg« najlogičnijeg rješenja.
Foto Marin Aničić
Asistivna tehnologija ili drugim riječima tehnologijske inovacije u službi pomoći osobama s invaliditetom već su nekoliko godina brend Tehničkog fakulteta u Rijeci gdje ne samo da studenti mogu slušati istoimeni kolegij, već intenzivno i raditi na projektima poput raznih vrsta igara koje pomažu oboljelima od neuromotornih bolesti ili pak softvera koji paraliziranim ljudima omogućava komunikaciju s računalom pomoću kamere i naočala.
Najambiciozniji projekt
Zamišljeni »čitač misli«, odnosno razvoj algoritma koji precizno tumači EEG signale dosad je ipak najambiciozniji »asistivni« projekt proizašao s ovog riječkog fakulteta.
U projektnom timu se pored Vrankića nalaze i predstojnik Zavoda za automatiku i elektroniku prof. dr. sc. Saša Vlahinić, doktoranti Guruprasad Madhale Jadav, Ivan Markovinović i Luka Batistić, te prof.dr.sc. Marijan Palmović s Edukacijsko-rehabilitacijskog fakulteta u Zagrebu.
Za razliku od nekolicine drugih timova u svijetu koji trenutno razvijaju sličnu tehnologiju, riječki su stručnjaci odlučili izabrati teži, ali zato naknadno primjenjiviji način, fokusiravši se na analizu EEG signala koji nastaju kao odgovor na zvučni podražaj, odnosno kao reakcije pacijenta na ono što mu se govori.
Foto Marin Aničić
Da bi razvili željeni algoritam, znanstvenici su najprije morali raspoznati kroz koji se tip moždanih signala manifestiraju reakcije pacijenata na određeni tip glasovnih pitanja ili naredbi.
U tu svrhu pacijentima su postavljali pitanja i potom nudili mogućnost »da« ili »ne« odgovora. Ukoliko se, pojašnjava nam Vrankić, pacijent fokusira na riječ DA čim čuje pitanje, očekuje se da će se pojaviti izraženi uzorak unutar EEG signala kad osoba čuje riječ DA. Sljedeći korak bio je prelazak na pitanja koja kao odgovor dozvoljavaju više opcija. Naravno, precizno raspoznavanje EEG signala kao reakcija na ponuđeni odgovor bio je iznimno kompliciran proces.
– Neinvazivno mjerenje moždanih signala može se poistovjetiti s pokušajem preciznog snimanja pojedinih instrumenata unutar orkestra tijekom koncerta u drugoj prostoriji s velike udaljenosti i kroz nekoliko zatvorenih vrata. Naime, ono što mjere elektrode na površini glave je rezultat superpozicije velikog broja električnih signala koji nastaju u različitim dijelovima mozga, te različitih smetnji iz okoline i s tijela pacijenta. Pored toga, ti su signali još jako oslabljeni zbog tkiva i kosti lubanje koji se nalaze između mozga i elektroda koje mjere EEG signal, opisuje Vrankić.
Bez obzira na zahtjevnost izvedbe, recentna testiranja timu su potvrdila da razvijeni softver uspješno raspoznaje pacijentove reakcije na »da« ili »ne« odgovor i funkcionira čak i kod opcije višestrukih dogovora. To bi značilo da sada, primjerice, liječnik pacijenta može pitati »što vas boli«? Softver zatim počinje nabrajati »glava«, »ruka«, »noga«, a potom uspješno raspoznaje pozitivnu pacijentovu reakciju na jedan od odgovora. Nekoliko uspješnih mjerenja napravljeno je i s mladim Šibenčaninom koji je inspirirao pokretanje projekta.
Testiranja
Riječki tim, međutim, i dalje je suzdržan u isticanju svog uspjeha, naglašavajući da će provesti još testiranja prije nego službeno objave rezultate. No u realnosti, stručnjaci s Tehničkog fakulteta sa svojim ograničenim financijskim sredstvima i skromnijom opremom nimalo ne zaostaju za nekolicinom najuspješnijih svjetskih grupa koje neinvazivnom metodom – dakle bez ugrađivanja kompliciranih elektroda u tijelo, pokušavaju moždane signale precizno »pročitati« kao kognitivne reakcije na zvučno pitanje. Krajem siječnja ove godine, primjerice, znanstvenici sa Sveučilišta u njemačkom gradu Tübingenu objavili su u časopisu Plos Biology da su s uspjehom »komunicirali« s četvoro pacijenata s »locked in« stanjem. I ovaj je tim temeljio razvoj softvera za prepoznavanje na glasovnim pitanjima s potencijalnim odgovorima »da« ili »ne«, no za mjerenje moždanih signala koristili su funkcionalnu infracrvenu spektroskopiju (fNIRS) koja mjeri promjene u razini kisika u krvi u mozgu. U njihovom radu je naglašeno da ova vrsta »komunikacije« dosad nije uspjevala samo s EEG uređajima, a to je upravo ono što riječka ekipa pokušava usavršiti.
Saša Vlahinić pojašnjava da se tim namjerno odlučio za jednostavnije instrumente kako bi metodu uspjeli razviti na tehnologiji cijenom dostupnoj hrvatskim korisnicima. BCI komunikator prvenstveno bi bio namijenjen bolnicama i specijalnim ustanovama koje rade s neurološkim pacijentima. Štoviše, ističe Vrankić, uređaj bi bio potreban u svakoj jedinici intenzivnog liječenja u koju ovakvi pacijenti dolaze, a trebao bi postojati i u domovima obitelji koje pružaju kućnu njegu ovakvim bolesnicima. Projekt »Komunikacija mislima za osobe s invaliditetom« provodi se inače u sklopu Programa provjere inovativnog koncepta (PoC) za znanstvenike i istraživače agencije HAMAG – BICRO.
Foto Marin Aničić
