BBA (Beyin bilgisayar arayüzü: Matrix'e yaklaşırken...)

Düşüncelerimizi gerçekleştirmek ama herhangi bir araç veya uzuvumuzu kullanmadan! Aynı "matrix" teki kaşığın kıvrılması gibi. Çok ütopik gelen bu fikir üzerine çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Tıptaki gelişmelerin bilgisayar ve mühendislik alanlarındaki gelişmelerle birleşmesi ile her geçen gün yeni bir şey keşfedilmektedir. Beyin bilgisayar arayüzü(brain computer interface), bu konuda atılan ilk adım denebilir. Özellikle de felçli hastaların hayatlarına ışık tutabilmesi açısından oldukça önemlidir. Bu konuyu daha önce okuduğum bir makaleden alıntılarla sizinle paylaşmak istedim.

İnsanlar makinalarla iletişim kurmak için çeşitli araçlardan faydalanır: Klavyeler, fareler, "joystick"ler, dokunmaya duyarlı yüzeyler, özel eldivenler, mikrofonlar. vs. Tüm bu komut verme araçları kullanıcın vücudunun belli bir kısmını (daha doğrusu kas sistemini) kontrol edebildiği varsayımına dayanır. Ancak durum her zaman böyle değildir.

Söz gelimi motor nöron hastalıklarından biri, amiyotrofik lateral sklerozis (ALS) binlerce kişiyi etkileemkte ve insanların istemli hareketlerini engellemektedir. ALS, beyin ve omurilikteki motor nöronlara saldırmakta ve kısa sürede hasta hiçbir kasını hareket ettiremez hale gelmektedir. Benzer duruma yol açan motor nöron problemleri arasında beyin kökü travması, beyin ya da omurilik yaralanması, serebral palsi, kas distrofileri ve çoklu skleroz gibi hastalıkların da birçok hastayı etkilediği bilinmektedir.

Ancak önemli olan şey ALS hastalığının sadece ve sadece motor nöronları etkilediği, yani hastanin bilişsel işlevlerine bir zarar vermediği gerçeğidir. Hafıza, zekâ ve kişilik korunur. Hastalar görebilir, duyabilir, koklayabilir ve dokunsal uyaranları yorumlayabilirler. Bu da demektir ki, eğer hastanın beynindeki sinirsel etkinliği doğrudan yorumlayabilecek bir teknoloji geliştirilebilirse hastanın çevresindeki araçlarla ve insanlarla iletişim kurması mümkün olabilir.
ALS hastaları, BBA araştırmalarının ana motivasyon kaynaklarından biridir ancak başka sebepler de mevcuttur. BBA araştırmacılarını yönlendiren düşüncelerden biri de doğrudan düşünceleri kullanarak başka bir ara katmana (kas sistemi gibi) gerek kalmaksızın bilgisayarları kontrol edebilmektir. Bu bakımdan, BBA makina-insan etkileşiminde güçlendirici bir teknoloji olarak düşünülebilir. Yani popüler anlamı ile olmasa da bir tür "telepati" gerçekleştirmek mümkün olabilir

Beyin bilgisayar arayüzü nedir?

Bir tür iletişim sistemidir. Bu iletişim sisteminde, bireyin dış dünyaya gönderdiği iletiler ve komutlar beynin normal çıktı yolları olan çevre sinirlerden ve kaslardan geçmez .

BBA'yı mümkün kılan nedir? BBA'yı mümkün kılan, beynin ürettiği sinyalleri kaydedip bunları örüntü çözümleme ve sınıflandırmasına tabi tutabilme yeteneğimizdir. Beynin yaydığı sinyaller ve bunların kaydedilmesi ne demektir? Kısaca: Beyinde iki tür iletişim gerçekleşir, elektriksel ve kimyasal. Her iki tür iletişimin de "görülebilir" etkileri vardır ve bunları bazı cihazlarla tespit etmek mümkündür. BBA açısından önemli olan beyindeki elektriksel iletişimdir. Beyindeki eylem potansiyellerinin tetiklenmesi ve bunların aksonlar boyunca iletilmesi kafatası yüzeyinde tespit edilebilir fiziksel aktiviteye yol açar.

BBA alanında en çok kullanılan iletişim türü elektriksel iletişim olduğu için ve bu da günümüzde en sık EEG ile sağlandığından, EEG olmadan pratik, çalışan bir BBA sistemi kurmak zordur.

1978 yılında Craig Thomas'ın yazdığı "Firefox" romanı Ruslar tarafından tasarlanmış ve silah sistemleri düşünce gücü ile kontrol edilebilen bir savaş uçağını anlatmaktadır. Pilotun giydiği kaskın içinde elektrodlar vardır ve pilotun beyin dalgaları yorumlanıp çeşitli silahları kontrol etmek için kullanılmaktadır.

Günümüzde bu fantaziden hala epey uzağız. Mevcut BBA sistemleri en fazla 25 bit/dakika performansındadır ve bu bile bir başarı olarak kabul edilmektedir. Hastalar bu BBA sistemlerini kullanarak çok basit kelime işlem uygulamalarını çalıştırabilmekte, etraflarındaki cihazları açıp kapatabilmekte, cihazları belli bir ölçüye kadar ayarlayabilmektedirler.

BBA sistemlerinin gelişimi uyarlanabilir dönüştürme algoritmalarının geliştirilmesine ve beynin işleyişi hakkındaki bilgilerimizin artmasına bağlıdır. Bilgi işleme güçleri artarken bir yandan da fiziksel boyutları düşen bilgisayarlar BBA açısından önemli bir avantajdır çünkü bu sayede sistemleri daha taşınabilir yapmak ve böylece BBA kullanan hastaların hareket özgürlüklerini artırmak mümkün olmaktadır.
BBA sistemleri daha taşınabilir hale gelip ucuzladıkça ALS gibi ağır hastalıklarla mücadele eden hastalara yardım etmek kolaylaşacaktır. BBA araştırmalarının bir başka önemli noktası da kas uyarıcıları ve harekete geçiricilerinin intrakortikal elektrodlara bağlama deneyleridir. Böylece normalde kaslarına hükmedemeyen hasta bu yapay sistemler sayesinde de olsa bazı kaslarını hareket ettirebilir hale gelecektir. Televizyonu açmak için parmağınızla kumandaya basmak aynı iş için iyice konsantre olup bilgisayarınıza emir vermeye çalışmaktan çok daha doğal bir hareket şeklidir

Yaklaşık 30 sene önce, 1977'de Vidal tarafından gerçekleştirilen BBA denemeleri ve 1978'deki Thomas'ın bilimkurgu romanı "Firefox"tan bugüne bilgisayar ve beyin sinyalleri kaydetme ve görüntüleme teknolojileri bir hayli gelişmiştir. Son 30 yıla bakıp gelecek 30 yıl için bir öngörüde bulunmak gerekirse tam anlamı ile taşınabilir sistemlerin geliştirileceğini ve ağır felç geçirmiş hastaların nerede ise hastalık öncesi kadar hareket edebilir hale geleceklerini söyleyebiliriz.

(Bir video, klavye veya joystik kullanmadan bilgisayar oyunu oynayabilmek:

Kaynak: Emre Sevinç/Bilişsel bilim yükseklisans programı/Psychobiology dersi sunumu/2006