فرص تطويرية | تحديات تواجه تقنية واجهة الدماغ والحاسوب بشكل عام وتقنية التهجئة الدماغية بشكل خاص

كما نعلم جميعًا أن كل عمل -أيًا كان- يواجه الكثير من التحديات والعقبات التي قد تعيق مسار العمل، وبالطبع نحن كباحثين في مجال تقنية واجهة الدماغ والحاسوب وخصوصا في تطبيقات التهجئة الدماغية (P300 Speller) واجهنا الكثير من التحديات خلال عملنا.

سينصب جلّ تركيزنا في هذه التدوينة على أبرز المشاكل والتحديات التي واجهتنا أو قرأنا عنها في هذا المجال. 

في محاولة متواضعة منا للتحسين وتوجيه الباحثين والمهتمين للتطوير وتجنب الوقوع فيها في المستقبل.

تنوعت التحديات بدايةً في المحتوى العربي المتوفر على الانترنت وشح المصادر العربية والأبحاث التي تهتم بالتهجئة الدماغية باللغة العربية في هذا الجانب مروراً بالإشارات الدماغية وأجهزة إلتقاطها والبرامج المتوفرة لتحليل الإشارات الدماغية وختاماً طرق عرض نموذج التهجئة الدماغية والوقت المستغرق للتهجئة.

بدايةً وكأي مشروع آخر بدأنا في البحث عن الموضوع بشكل بسيط في محرك البحث باللغة العربية وللاسف لم تكن هناك مصادر كافية مقارنة بالإنجليزية. لذلك عملنا على هذه المبادرة والتي تهتم بإثراء المحتوى العربي كما أننا نشجعكم والمهتمين لمشاركتنا بأي بحث وأي فكرة تخص المجالات الطبية والتقنية ونقاط التقاؤهما.

بدأنا بقراءة الأوراق البحثية والمشاريع في هذا المجال وتلخيص أهم التحديات (تحديات تقنية - تحديات تطبيقات التهجئة الدماغية - تحديات الأجهزة القارئة للإشارات الدماغية)

قبل التحدث عن التحديات التي تواجه تطبيقات التهجئة الدماغية، دعونا نتطرق للتحديات في قراءة الإشارات الدماغية وأجهزتها.

تختلف قراءات الإشارات الدماغية من شخص لآخر، ومن فئة عمرية لأخرى، وتختلف باختلاف الحالة الصحية للشخص. 

هذا الاختلاف الكبير يشكل عقبة لمطوري تطبيقات وحلول ذكية مبنية على تحليل الإشارات الدماغية، لأنهم بحاجة إلى أكبر عدد متنوع من البيانات لاعتماد نتائج أعمالهم وتعميمها.

وذكرنا في تدوينة سابقة تحدثت عن الأجهزة القارئة للإشارات الدماغية أنه يوجد العديد من الأشكال لهذه الأجهزة، بعضها ثابت وبعضها متحرك. دقة هذه الأجهزة تؤثر في تحليل الإشارات الدماغية وبالتالي يتأثر أداء التهجئة الدماغية.

واحيانًا قد تحتاج لبناء جهازك الخاص، كون الأجهزة المتوفرة قد لا تناسبك أو تحتوي على مميزات وخصائص لا تحتاجها.

ولراحة مستخدمي تطبيقك قد تلجأ لصناعة جهاز مريح ومناسب بتكلفة مقبولة.

لذلك يعتبر اختيار الجهاز المناسب عملية ليست بالسهلة لأي متخصص، أي أنه يشكل تحدي كبير للمبتدئين في المجال كون أن الجهاز قد يكون الفاصل بينك وبين وصولك لنتائج مقبولة وأقرب للصحة.

بالنسبة لنا، لقد واجهتنا عدة عقبات تتعلق بالجهاز ذاته، اذا اننا لم نجد جهاز يلائم احتياجاتنا من حيث عدد القنوات وأصبحنا أمام خيارين جهاز عدد قنواته أقل من التي نستهدفها أو جهاز يغطي العديد من القنوات التي لا نحتاجها في التجربة. 

وبالطبع القنوات لابد ان تثبت في المكان المناسب حتى تلتقط الاشارات بالشكل الصحيح، وقد يتبادر في اذهانكم انها عملية بسيطة لكنها كانت تأخذ منا على الأقل ١٥ دقيقة وتزيد، بالرغم من اختيارنا لمقاس الخوذة بعناية.

بالإضافة إلى أن هناك آثار جانبية عانى منها من خاض هذه التجربة منها الشعور بالصداع وجفاف العين.

وتشكل محدودية البرامج المساعدة في تحليل الإشارات الدماغية تحدي كبير لغير الممارسين الصحيين، مثل التقنين؛ بناء على قلة معرفتنا بقراءات الإشارات الدماغية وفهمها.

ومن جانب آخر بالرغم من وجود بعض البرامج الداعمة لتطبيقات واجهة الدماغ والحاسوب (BCI)، فهي تعتبر صعبة الاستخدام لغير التقنين مثل الأطباء. بالإضافة لمحدودية دعمها وتوافقها مع بعض الأجهزة القارئة للإشارات الدماغية (EGG devices). 

لذلك لجأت العديد من الشركات المصنعة للأجهزة القارئة للإشارات الدماغية بتوفير واجهات برمجية (APIs) خاصة بها.

من جانب آخر، هناك عدة مشاكل تتعلق بتطبيقات التهجئة الدماغية، أولها دقة المخرجات. لذلك تم تطوير العديد من الأشكال وطرق العرض التي تهتم بزيادة وتحسين مستوى الدقة، لكن قد ينتج عن هذه الطرق تباطؤ عملية التهجئة مما قد ينتج عنه فقدان في التركيز.

ثم أن طريقة التنوير العشوائي المتبعة قد تؤثر على مدة التهجئة، بعض الطرق تسرع العملية وبعضها تجعلها أبطأ.

كما أن عدد الخيارات المعروضة في شاشة التهجئة الدماغية يؤثر على وقت التهجئة.

وجود خيارات كثيرة يزيد من وقت التهجئة ويجعل العملية أطول، بينما عرض خيارات قليلة في طبقات مختلفة قد يسرع عملية التهجئة. توضح صورة ١ مثال لشاشتي عرض لتطبيق التهجئة الدماغية، الأولى تحتوى على طبقة واحدة بخيارات كثيرة، والثانية تحتوي على طبقتين بخيارات محدودة في كل طبقة.

صورة ١. التهجئة الدماغية باستخدام طبقات مختلفة

 

في النهاية، هذه التحديات ما هي إلا فرص للتطوير.

شكرا لك، نأمل أن تكون استمتع بالقراءة واستفدت. 

المراجع:

http://bbrc.in/bbrc/a-review-on-brain-computer-interface-bci-spellers-p300-speller/

https://www.mdpi.com/2076-3425/8/4/57/htm