(十一月7,2022) Maitreyee Wairagkar 喜欢发现世界以前从未发现的事物。 从帮助在家中的痴呆症患者的社交机器人、为临床医生提供远程痴呆症治疗会议的社交机器人远程医疗平台,到为中风患者开发基于 Kinect 传感器的语言和运动康复疗法——神经科学家和神经工程师已经完成了这一切。
深入研究神经技术
能否仅通过考虑移动右手使其右转或考虑左手使其左转来控制轮椅? 好吧,这很快就会到来! “我目前正在开发侵入性 BCI(脑机接口),它可以帮助人们通过微型大脑植入物记录的大脑信号直接说话。 这对于因 ALS、中风或严重脑损伤而失去说话能力的人很有用,” Maitreyee Wairagkar 笑着说,专门向 全球印度人.
Maitreyee 目前是加州大学戴维斯分校的博士后学者(在 Neurporosthetics 实验室和 BrainGate 联盟中),最近被领先的科学期刊提名为享有盛誉的“鼓舞人心的科学女性”奖(2022 年) '自然' 与雅诗兰黛合作。 她是早期职业女性科学家名单上唯一一位获得该奖项提名的印度人。
“神经技术是与大脑或神经系统连接的不同类型的技术和设备,可以帮助患有严重神经系统疾病的人,例如中风、四肢瘫痪、帕金森病、脊髓损伤、脑损伤、ALS(肌萎缩侧索硬化症)等,其中许多还没有治愈方法,”Maitreyee 解释说,他致力于开发针对不同神经系统疾病的不同类型的神经技术。
我目前正在开发侵入性 BCI(脑机接口),它可以帮助人们通过微型大脑植入物记录的大脑信号直接说话。 这对于因 ALS、中风或严重脑损伤而失去说话能力的人很有用。 – Maitreyee Wairagkar 博士
这一切都开始了
在马哈拉施特拉邦浦那的一个拥有强大科学背景的家庭中长大,人脑的运作总是让 Maitreyee 着迷。 当她 14 岁时,她了解到可能使人们处于锁定状态的情况,他们的认知和意识完好无损,但他们的身体完全瘫痪——他们既不能移动也不能说话。
“我会坐在妈妈旁边学习,而她准备讲课。 我从小就经常从父亲那里听到他的研究和他在《柳叶刀》上发表的论文。 他会告诉我科学家是如何工作的,并在科学期刊上分享他们的发现,这非常鼓舞人心,”一直想研究大脑和神经科学的 Maitreyee 说。
她的父亲 Niteen Wairagkar 博士是一名从事全球卫生工作的医生和科学家,母亲是一名科学教育家,拥有理学双学位研究生学位。
离开家
从浦那完成她的第 12 个标准后,她开始探索学习 BCI 等尖端技术的选择,并在英国雷丁大学学习。 它提供了独特的人工智能和控制论综合本科和硕士学位课程。
由于大多数印度学生出国攻读硕士学位,当时出国攻读本科学位的决定是非常不寻常的。
自 2010 年在雷丁大学开始本科学习以来,Maitreyee 建立了不同的神经技术,帮助脑损伤或中风后的康复,甚至在日常生活中提供帮助。
通过大脑信号进行交流
“患有严重神经系统疾病的人,如 ALS(如理论物理学家斯蒂芬霍金)最终会失去说话的能力。 无法沟通绝对是毁灭性的,”Maitreyee 说。
她正在研究的 BCI 可以通过从神经活动中解码语音相关模式并将其转换为可听语音来潜在地恢复这种失去的说话能力。 用户只需尝试说话就可以通过计算机说话。 “BCI 通过植入大脑区域的电极记录相应的神经活动,这些电极控制参与语音产生的肌肉的运动——舌头、下巴、嘴唇等,然后使用先进的 AI 模型对其进行解码并转换为语音,”她解释说,将其描述为一种直接通过大脑信号进行交流的新模式。
“我的最终目标是建立 BCI,让任何人都不会失去说话和交流的能力,”她说,让我们一瞥这些患者的未来。
侵入性和非侵入性 BCI
她之前的 BCI 工作使用非侵入性电极记录头皮表面的棕色信号,以识别移动的意图,使他们能够使用大脑信号控制电脑游戏。
“这对失去手臂功能的人很有用,”Maitreyee 说,他在学术上表现出色,并获得了多个奖项,包括校长奖和雷丁大学最佳表现毕业奖。
与非侵入性脑机接口不同,侵入性脑机接口需要通过神经外科手术在大脑表面植入电极来读取大脑信号。 它甚至可以启用更高级的功能,例如说话和复杂的动作。 侵入式 BCI 价格昂贵,但性能更好,通信速度更快。
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- Evolv (@Virtualrehab_en) 2019 年 6 月 27 日
社交机器人
社交机器人旨在与痴呆症患者交谈,可以收集有关他们健康和福祉的日常信息,供临床团队评估,从而提高他们的参与度。
Maitreyee 为早期职业研究员赢得了英国痴呆症研究所试点奖,以支持她在痴呆症社交机器人和 MedTech SuperConnector 加速器方面的工作,以领导社交机器人创业。
Kinect 疗法
基于 Kinect 传感器的中风语言和运动康复治疗可供患者在家中进行物理治疗和语言治疗游戏化锻炼,以恢复因中风而失去的手臂运动和语言能力。 “这项技术已经商业化,现在可以在多个国家使用,”Maitreyee 说,她在 50 年的“你需要知道的机器人技术”中入选全球 2022 位女性名单。
社交机器人和基于 Kinect 的康复设备的成本也相对较低,因为它们使用平板电脑、移动设备、语音助手和摄像头传感器等商用设备。 全世界人们都能负担得起的低成本神经技术设备在 Maitreyee 的待办事项清单上。
然而,她表示,这些技术都不能取代人类护理人员和临床医生的角色。 “它使人类能够为专注于提高生活质量的神经系统疾病患者提供更好、更有效的护理,”Maitreyee 说。
合作
与来自美国、英国和印度的工程和神经科学背景的多学科国际研究人员团队合作的 Maitreyee 说,研究是一项团队努力,不能孤立地进行。 医疗专业人员,包括神经外科医生、精神科医生和医学专家。
为了了解神经系统疾病和医疗要求,她还与工程师、设计师和工业合作伙伴合作,致力于这些技术的商业转化。 “最重要的是,有些患者会付出宝贵的时间来参与我们的实验,并帮助测试我们长期制造的设备,甚至接受用于大脑植入的神经外科手术,”在人工智能、机器学习界面工作的 Maitreyee 说、信号处理、机器人技术、软件开发、神经工程和神经科学来构建这些技术。
治疗师 #康复周2019 谁对待 #失语症 我们如何使用运动游戏来帮助治疗语言障碍并同时促进运动活动给我们留下了深刻的印象。 谢谢 @ABCDlab_阅读 @rachelmccrindle @Maitreyee_W 合作开发新的 MALT 产品! pic.twitter.com/LYgd2QgMKI
- Evolv (@Virtualrehab_en) 2019 年 6 月 28 日
脑信号
“我工作的大脑信号是从植入大脑的微型侵入性电极记录下来的,这些电极直接记录一小群神经元的活动,或者是放置在头皮表面的非侵入性脑电图传感器记录来自不同神经元的聚合大脑活动。大脑区域,”天才解释道。
这些信号捕获了潜在神经活动的非常复杂的结构。 “我的研究重点是识别这种神经活动中与用户意图相对应的模式,”她补充说,人们仍然不完全理解这种“我们大脑中相互连接的神经元的巨大网状结构是如何产生如此复杂的认知行为的”以及对我们身体的精细控制。”
展望未来
“我想继续构建更有效的脑机接口,通过恢复他们失去的能力,让他们能够参与到神经系统中,从而有可能让患有严重神经系统疾病的人更多地控制说话、移动、看东西并自然地与不同的设备交互。社会并过上更独立的生活,” Maitreyee 说。
她希望努力将这些技术带出实验室环境,并将其提供给将从中受益最多的人用于临床和个人使用。 她的中风康复设备已经商业化。
“作为一名研究人员,我每天都在研究新的、令人兴奋的事情。 与我们的团队进行了很多科学讨论和头脑风暴会议,”这位神经科学家告诉我们,她经常阅读以使自己了解最新的科学文献。
“一旦我有了新的结果,我就会专注于撰写科学论文来发表我的发现。 我还致力于撰写资助申请。 我准备并在涉及一些旅行的会议上进行了几次演讲,”Maitreyee 说,对于她来说,一天中几乎每个醒着的时间都花在研究活动上,并思考她可以解决她正在研究的问题的创新方法。
闲暇之余,她喜欢画画。 “我喜欢为我去过的地方画草图,”训练有素的古典婆罗多舞舞者说。
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