(November 7, 2022) Maitreyee Wairagkar suka menemui perkara yang dunia tidak pernah ditemui sebelum ini. Daripada robot sosial untuk membantu pesakit demensia di rumah mereka, platform teleperubatan robotik sosial untuk doktor menyediakan sesi terapi demensia dari jauh kepada membangunkan bahasa berasaskan sensor Kinect dan terapi pemulihan motor untuk mangsa strok — pakar neurosains dan jurutera neuro telah melakukan semuanya.
Menyelam mendalam ke dalam neuroteknologi
Bolehkah kerusi roda dikawal hanya dengan berfikir tentang menggerakkan tangan kanan anda untuk membelok ke kanan atau memikirkan tangan kiri anda untuk membelok ke kiri? Nah, itu akan datang tidak lama lagi! “Saya sedang membangunkan BCI (Antara Muka Komputer Otak) invasif yang boleh membantu orang bercakap terus melalui isyarat otak mereka yang dirakam oleh implan otak kecil. Ini berguna untuk orang yang kehilangan keupayaan untuk bercakap akibat ALS, strok atau kecederaan otak yang teruk,” senyum Maitreyee Wairagkar, bercakap secara eksklusif kepada India Global.
Maitreyee, yang kini merupakan sarjana pasca doktoral di University of California, Davis (dalam Makmal Neurporosthetics dan Konsortium BrainGate) baru-baru ini dicalonkan untuk anugerah berprestij 'Inspiring Women in Science' (2022) oleh jurnal saintifik terkemuka 'Alam semula jadi' dengan kerjasama Estée Lauder. Dia adalah satu-satunya orang India dalam senarai saintis wanita kerjaya awal yang telah dicalonkan untuk anugerah itu.
“Neuroteknologi ialah pelbagai jenis teknologi dan peranti yang berhubung dengan otak atau sistem saraf dan membantu orang yang mengalami keadaan neurologi yang teruk seperti strok, quadriplegia, penyakit Parkinson, kecederaan saraf tunjang, kecederaan otak, ALS (sklerosis lateral amyotrophic) dsb., kebanyakannya belum mempunyai penawar,” jelas Maitreyee, yang telah berusaha membangunkan pelbagai jenis neuroteknologi yang disasarkan pada keadaan neurologi yang berbeza.
Saya sedang membangunkan BCI (Antara Muka Komputer Otak) invasif yang boleh membantu orang bercakap terus melalui isyarat otak mereka yang dirakam oleh implan otak kecil. Ini berguna untuk orang yang kehilangan keupayaan untuk bercakap akibat ALS, strok atau kecederaan otak yang teruk. – Dr Maitreyee Wairagkar
Di mana semuanya bermula
Membesar di Pune, Maharashtra dalam keluarga dengan latar belakang saintifik yang kukuh, kerja otak manusia sentiasa menarik perhatian Maitreyee. Apabila dia berumur 14 tahun, dia belajar tentang keadaan yang boleh menyebabkan orang dalam keadaan terkunci, di mana kognisi dan kesedaran mereka utuh, tetapi badan mereka lumpuh sepenuhnya — mereka tidak boleh bergerak mahupun bercakap.
“Saya akan duduk di sebelah ibu saya dan belajar sambil dia menyediakan kuliahnya. Saya sering mendengar daripada bapa saya tentang penyelidikannya dan kertas kerjanya yang diterbitkan di Lancet sejak zaman kanak-kanak saya. Dia akan memberitahu saya bagaimana saintis bekerja dan berkongsi penemuan mereka dalam jurnal saintifik yang sangat memberi inspirasi, "kata Maitreyee, yang sentiasa ingin mempelajari otak dan sains saraf.
Bapanya, Dr Niteen Wairagkar, adalah seorang doktor dan saintis yang bekerja dalam kesihatan global dan ibunya adalah seorang pendidik sains dengan pascasiswazah berganda dalam bidang sains.
Meninggalkan rumah
Selepas melengkapkan piawaian ke-12 dari Pune, dia mula meneroka pilihan untuk mempelajari teknologi canggih seperti BCI dan menumpukan perhatian pada Universiti Reading di UK. Ia menawarkan kursus sarjana dan sarjana bersepadu yang unik dalam Kecerdasan Buatan dan sibernetik.
Ia adalah keputusan yang sangat luar biasa untuk pergi ke luar negara untuk belajar untuk ijazah sarjana muda pada masa itu kerana kebanyakan pelajar India pergi ke luar negara untuk ijazah sarjana.
Sejak memulakan pengajian sarjana mudanya di Universiti Reading pada tahun 2010, Maitreyee telah membina neuroteknologi berbeza yang membantu dalam pemulihan selepas kecederaan otak atau strok dan juga membantu mereka dalam kehidupan seharian.
Berkomunikasi melalui isyarat otak
"Orang yang mempunyai keadaan neurologi yang teruk seperti ALS (seperti ahli fizik teori Stephen Hawking) akhirnya kehilangan keupayaan untuk bercakap. Tidak dapat berkomunikasi boleh sangat memusnahkan, "kata Maitreyee.
BCI yang sedang diusahakannya berpotensi memulihkan keupayaan yang hilang untuk bercakap ini dengan menyahkod pola berkaitan pertuturan daripada aktiviti saraf dan menukarkannya kepada pertuturan yang boleh didengar. Pengguna boleh bercakap melalui komputer hanya dengan cuba bercakap. "BCI merekodkan aktiviti saraf yang sepadan melalui elektrod yang ditanam di kawasan otak yang mengawal pergerakan otot yang terlibat dalam pengeluaran pertuturan - lidah, rahang, bibir dan lain-lain yang kemudiannya dinyahkod dan ditukar kepada pertuturan menggunakan model AI lanjutan," jelasnya, menyifatkannya sebagai cara komunikasi baharu secara langsung melalui isyarat otak.
"Matlamat utama saya adalah untuk membina BCI yang tidak akan hilang keupayaan sesiapa pun untuk bercakap dan berkomunikasi," katanya sambil memberi gambaran tentang masa depan pesakit sedemikian.
BCI invasif dan bukan invasif
Kerja BCI beliau sebelum ini menggunakan elektrod bukan invasif untuk merakam isyarat coklat dari permukaan kulit kepala untuk mengenal pasti niat untuk bergerak, membolehkan mereka mengawal permainan komputer menggunakan isyarat otak.
"Ini berguna untuk orang yang kehilangan fungsi lengan mereka," kata Maitreyee, yang cemerlang dalam akademik dan memenangi beberapa anugerah termasuk anugerah Canselor dan anugerah pengijazahan untuk prestasi terbaik di Universiti Reading.
Tidak seperti BCI bukan invasif, varieti invasif memerlukan elektrod implan pada permukaan otak melalui pembedahan saraf untuk membaca isyarat otak. Ia juga boleh mendayakan keupayaan yang lebih maju seperti pertuturan dan pergerakan yang kompleks. BCI invasif adalah mahal tetapi mempunyai prestasi yang lebih baik dan membolehkan komunikasi yang lebih pantas.
Ahli terapi di #Minggu Pemulihan sangat menyukai produk MALT baharu kami yang menggabungkan exergames dengan latihan bahasa untuk membantu merawat #afasia. Konsep ini pada asalnya dibangunkan oleh rakan usaha sama kami @ ABCDlab_Reading @rachelmccrindle and @Maitreyee_W untuk membuat #strok pemulihan yang menyeronokkan dan berkesan. pic.twitter.com/Bzknhf3qyP
— Evolv (@Virtualrehab_en) Jun 27, 2019
Robot sosial
Direka bentuk untuk bercakap dengan penghidap demensia, robot sosial boleh mengumpul maklumat harian tentang kesihatan dan kesejahteraan mereka, untuk dinilai oleh pasukan klinikal, dengan itu juga meningkatkan penglibatan mereka.
Maitreyee memenangi anugerah perintis Institut Penyelidikan Demensia UK untuk penyelidik kerjaya awal untuk menyokong kerja beliau mengenai robotik sosial dalam demensia dan pembiayaan pemecut MedTech SuperConnector untuk menerajui usaha keusahawanan robotik sosial.
Terapi Kinect
Terapi pemulihan bahasa dan motor berasaskan sensor Kinect untuk strok boleh digunakan oleh pesakit untuk melakukan fisioterapi dan terapi bahasa latihan gamified di rumah untuk mendapatkan semula pergerakan hilang dalam lengan dan kebolehan bahasa akibat strok. “Teknologi ini telah dikomersialkan dan kini boleh didapati di pelbagai negara,” kata Maitreyee, yang dipilih dalam senarai global 50 Wanita dalam 'Robotik yang perlu anda ketahui,' 2022.
Robot sosial dan peranti pemulihan berasaskan Kinect juga kos yang agak rendah kerana ini menggunakan peranti yang tersedia secara komersial seperti tablet, peranti mudah alih, pembantu suara dan penderia kamera. Peranti neuroteknologi kos rendah yang mampu dimiliki oleh orang ramai di seluruh dunia terdapat dalam senarai tugasan Maitreyee.
Beliau bagaimanapun mengatakan bahawa tiada satu pun daripada teknologi ini menggantikan peranan penjaga manusia dan doktor. "Ia membolehkan manusia menyediakan penjagaan yang lebih baik dan cekap kepada orang yang mempunyai keadaan neurologi yang memberi tumpuan kepada peningkatan kualiti hidup," kata Maitreyee.
Kerjasama
Penyelidikan adalah usaha pasukan dan tidak boleh berlaku secara berasingan, kata Maitreyee, yang bekerjasama dengan pasukan pelbagai disiplin penyelidik antarabangsa dari Amerika Syarikat, UK dan India daripada latar belakang kejuruteraan dan neurosains; profesional perubatan termasuk pakar bedah saraf, pakar psikiatri dan pakar perubatan.
Untuk memahami keadaan neurologi dan keperluan perubatan, beliau turut bekerjasama dengan jurutera, pereka bentuk dan rakan kongsi industri untuk mengusahakan terjemahan komersial teknologi ini. "Paling penting, terdapat pesakit yang meluangkan masa berharga mereka untuk mengambil bahagian dalam eksperimen kami dan membantu menguji peranti yang kami bina untuk tempoh yang lama, malah menjalani pembedahan saraf untuk implan otak," kata Maitreyee, yang bekerja di antara muka kecerdasan buatan, pembelajaran mesin , pemprosesan isyarat, robotik, pembangunan perisian, kejuruteraan saraf dan neurosains untuk membina teknologi ini.
Ahli terapi di #Minggu Pemulihan2019 yang merawat #afasia sangat kagum dengan cara kami menggunakan exergames untuk membantu merawat masalah bahasa dan pada masa yang sama menggalakkan aktiviti motor. Terima kasih kepada @ ABCDlab_Reading @rachelmccrindle @Maitreyee_W kerana bekerjasama dalam produk MALT baharu! pic.twitter.com/LYgd2QgMKI
— Evolv (@Virtualrehab_en) Jun 28, 2019
Isyarat otak
"Isyarat otak yang saya kerjakan direkodkan daripada sama ada elektrod invasif kecil yang ditanam pada otak yang merekodkan aktiviti terus daripada populasi kecil neuron, atau sensor EEG bukan invasif yang diletakkan pada permukaan kulit kepala yang merakam aktiviti otak agregat daripada berbeza. kawasan otak,” jelas si genius.
Isyarat ini menangkap struktur yang sangat kompleks aktiviti saraf yang mendasari. "Penyelidikan saya tertumpu pada mengenal pasti corak dalam aktiviti saraf ini yang sesuai dengan niat pengguna," katanya sambil menambah bahawa seseorang masih tidak memahami sepenuhnya bagaimana "jaringan neuron yang saling berkaitan dalam otak kita ini menimbulkan tingkah laku kognitif yang kompleks seperti ini. dan kawalan yang baik terhadap tubuh kita.”
Memandang ke hadapan
“Saya mahu terus membina antara muka otak-komputer yang lebih berkesan yang berpotensi memberi lebih kawalan kepada orang yang mempunyai keadaan neurologi yang teruk untuk bercakap, bergerak, melihat dan berinteraksi dengan peranti berbeza secara semula jadi dengan memulihkan kebolehan mereka yang hilang yang membolehkan mereka mengambil bahagian dalam masyarakat dan menjalani kehidupan yang lebih berdikari,” kata Maitreyee.
Dia mahu berusaha untuk mengeluarkan teknologi ini daripada tetapan makmal dan menjadikannya tersedia untuk kegunaan klinikal dan peribadi kepada orang yang paling mendapat manfaat daripada ini. Alat pemulihan stroknya telah pun dikomersialkan.
“Sebagai penyelidik, saya sedang mengusahakan sesuatu yang baharu dan menarik setiap hari. Terdapat banyak perbincangan saintifik dan sesi percambahan fikiran dengan pasukan kami, "maklum ahli sains saraf itu, yang melakukan sedikit bacaan untuk memastikan dirinya mendapat maklumat terkini dengan kesusasteraan saintifik terkini.
"Sebaik sahaja saya mempunyai hasil yang baru, saya menumpukan pada penulisan kertas saintifik untuk menerbitkan penemuan saya. Saya juga bekerja untuk menulis permohonan pembiayaan. Saya menyediakan dan memberikan beberapa pembentangan di persidangan yang melibatkan beberapa perjalanan, "kata Maitreyee, yang hampir setiap waktu terjaga pada hari itu dihabiskan untuk aktiviti penyelidikan dan memikirkan cara inovatif di mana dia boleh menyelesaikan masalah yang sedang diusahakannya.
Apabila tidak tenggelam dalam penyelidikannya, dia suka melukis dan melukis pada masa lapang. “Saya gemar membuat lakaran tempat yang pernah saya lawati,” kata penari Bharatnatyam klasik terlatih itu.
- Ikuti Dr Maitreyee di Twitter