Dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji do zbadania, na czym polega różnica w rozwoju mózgu u wcześniaków, jeden z zespołów ma nadzieję opracować interfejs mózg-komputer, który ułatwi niemowlętom percepcyjne uczenie się.
Każdego roku w Europie przedwcześnie rodzi się około 500 000 dzieci. Na całym świecie jest to jedna dziesiąta noworodków. Urodzenie przed 37. tygodniem ciąży ma negatywny wpływ na sposób fałdowania mózgu i proces mielinizacji komórek mózgowych.
„Mniejsza liczba fałdów mózgowych powoduje zmniejszenie obszaru i objętości kory mózgowej, natomiast słaba mielinizacja spowalnia przekazywanie informacji w mózgu" — wyjaśnia Audrey van der Meer, koordynatorka wspieranego ze środków UE projektu AIM_COACH i profesorka psychologii z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii.
W ostatnim trymestrze ciąży i w pierwszym roku życia dziecka szybko rozwija się obszar mózgu biegnący od kory wzrokowej z tyłu głowy do czubka głowy, gdzie znajduje się kora ruchowa.
Nazywany strumień grzbietowy przetwarzania informacji wzrokowej kontroluje integrację sensoryczno-motoryczną, planowanie działania, wyczucie czasu oraz postrzeganie odległości, prędkości, kierunku i czasu do kolizji.
„Wiele dzieci urodzonych przedwcześnie cierpi na tak zwaną »wrażliwość strumienia grzbietowego«, co oznacza, że doświadczają trudności w interakcjach z poruszającymi się obiektami w świecie” — mówi Van der Meer, której projekt otrzymał wsparcie z unijnego programu działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji i elektroencefalografii do obserwowania aktywności mózgu u niemowląt
Korzystając z zaawansowanych sieci elektrod, laboratorium rejestrowało elektryczną aktywność mózgu u bardzo małych dzieci, podczas gdy obserwowały one wirtualne piłki zbliżające się do nich z dużą prędkością na dużym ekranie.
Zespół przebadał ponad 500 niemowląt pod kątem „paradygmatu zbliżania się”. Na większości dzieci wywarły wrażenie piłki, które wyglądały, jakby miały zderzyć się z ich twarzą. Niemowlęta muszą szybko i precyzyjnie przetwarzać informacje o tym, kiedy piłka w nie uderzy, aby mogły w porę mrugnąć, uchylić się lub unieść ręce, chroniąc w ten sposób oczy i twarz.
128 czułych elektrod jest zszytych w „siatkę na włosy”, którą umieszcza się jednym szybkim ruchem na głowie dziecka, podczas gdy zespół puszcza bańki mydlane, aby odwrócić jego uwagę. Ponieważ niemowlęta mają znacznie cieńsze czaszki niż dorośli i zwykle mają niewiele włosów lub nie mają ich wcale, zespół był w stanie odebrać dobrej jakości sygnały mózgowe w zakresie mikrowoltów.
W czasie gdy niemowlę obserwowało zbliżające się piłki, mając na sobie siatkę, komputer automatycznie wybierał odpowiedzi związane ze zbliżaniem się obiektu i określał, czy dana reakcja mózgu była adekwatna, odpowiednia do wieku, czy też była upośledzona.
„Do opracowania interfejsu mózg-komputer mającego ułatwić percepcyjne uczenie się u małych niemowląt wykorzystaliśmy duży zbiór danych składający się z danych mózgowych zarejestrowanych podczas zadania wizualnego zbliżania się, pochodzących łącznie od 100 niemowląt w wieku poniżej jednego roku" — zauważa, dodając: „To właśnie udało nam się osiągnąć — mamy komputer, który niezawodnie wybiera odpowiedzi mózgu związane ze zbliżaniem się obiektu w 77% wszystkich prób. Biorąc pod uwagę, że pracujemy z danymi dotyczącymi mózgu dziecka, jest to doskonały wynik”.
Zastosowanie zdobytej wiedzy w celu pomocy niemowlętom w rozwoju i nauce
W ubiegłym roku zespół opublikował na stronie dowody na to, że możliwe jest przyspieszenie rozwoju mózgu i poprawa percepcji ruchu u dzieci poniżej pierwszego roku życia poprzez zapewnienie im dodatkowej stymulacji ruchowej w postaci czasu spędzanego na brzuszku, pływania i masażu.
To, jak wyjaśnia Van der Meer, ma ważne implikacje dla wcześniaków, które są narażone na ryzyko rozwoju wrażliwości strumienia grzbietowego.
Zespół ma również nadzieję, że system analizy poznawczej AI będzie oferowany jako program interwencyjny dla tych dzieci, które mogą odnieść największe korzyści z wczesnej diagnozy i wczesnej interwencji przed osiągnięciem wieku szkolnego.
„Udało nam się opracować pierwszy na świecie interfejs mózg dziecka-komputer do wczesnego diagnozowania uszkodzeń mózgu i wczesnej interwencji. Ważne jest, aby promować naukę i zapobiegać problemom u niemowląt w wieku poniżej dwóch lat, których mózgi wciąż wykazują ogromną plastyczność” — mówi Van der Meer.
Komentarze
[ z 0]