Στόχος μας είναι η ανάπτυξη ενός αξιόπιστου συστήματος επικοινωνίας εγκεφάλου-υπολογιστή που θα παρέχει τη δυνατότητα σε ασθενείς που πάσχουν από νευρομυϊκή παράλυση να επανενταχθούν ως ένα βαθμό στην κοινωνική ζωή. Τα πολλαπλά ερεθίσματα που θα τους προσφέρει, αλλά και η νοητική ενασχόληση με αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικά για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής και της ψυχικής τους κατάστασης. Μια πληθώρα νευρολογικών παθήσεων μπορούν να οδηγήσουν σε παράλυση βαριάς μορφής, ακόμα και σε τυπικό σύνδρομο εγκλεισμού, όπου οι ασθενείς έχουν διατηρήσει την ικανότητα σκέψης και συνείδησης, αλλά έχουν πλήρη παράλυση εκτός από κινήσεις των ματιών τους. Τέτοιες παθήσεις, πέραν των τραυματισμών της σπονδυλικής στήλης που έχουν προκληθεί από κάποιο ατύχημα, είναι το εγκεφαλικό, η εγκεφαλίτιδα, αλλά και οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες των κινητικών νευρώνων, όπως η Αμυοτροφική Πλευρική Σκλήρυνση στην οποία ο ασθενής σταδιακά χάνει τον έλεγχο των μυών του και, κατ’ επέκταση, την ικανότητά του να επικοινωνεί. Στο σύνολό τους οι ασθενείς αυτοί αν και δύσκολο να εκτιμηθούν ποσοτικά αποτελούν ένα σημαντικό αριθμό, το 80% των οποίων έχουν πιθανότητα επιβίωσης που αγγίζει την δεκαετία. Δεδομένου ότι οι ασθενείς αυτοί διατηρούν τις νοητικές τους λειτουργίες ανεπηρέαστες, ο κινητικός τους περιορισμός και ο κοινωνικός αποκλεισμός συχνά οδηγεί σε κατάθλιψη και παραίτηση. Κατά συνέπεια, η παροχή ακόμα και ελάχιστων μέσων επικοινωνίας και ελέγχου μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα ζωής τόσο των ασθενών, όσο και των οικογενειών τους. Αυτή την ανάγκη καλούμαστε να καλύψουμε με την πρότασή μας, η οποία περιλαμβάνει το σχεδιασμό και υλοποίηση μιας ολοκληρωμένης διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή για την πλοήγηση ενός ρομποτικού αμαξιδίου, εφοδιασμένου με μια κάμερα, προκειμένου ένας ασθενής να μπορεί να ‘μεταφερθεί’ (εικονικά) σε απομακρυσμένα, και μη, περιβάλλοντα. Ο έλεγχος του αμαξιδίου βασίζεται αποκλειστικά σε εγκεφαλικά σήματα, τα οποία αναλύονται προκειμένου να μεταφράσουν την πρόθεση του χρήστη σε εντολή κίνησης, η οποία μεταδίδεται ασύρματα στο αμαξίδιο. Προκειμένου να εξασφαλίσουμε το χαμηλό κόστος του τελικού συστήματος, η πρόταση εστιάζει στην κατασκευή όλων των απαιτούμενων επιμέρους συστατικών και περιλαμβάνει την κατασκευή εγκεφαλογράφου χαμηλού κόστους, του ρομποτικού αμαξιδίου, την υλοποίηση της διεπαφής του χρήστη, του λογισμικού ανάλυσης των σημάτων και του πρωτοκόλλου ασύρματης επικοινωνίας. Επιπλέον, επεκτείνουμε την ίδια ιδέα προτείνοντας τον σχεδιασμό και την υλοποίηση δύο ακόμη συστημάτων: σύστημα πλοήγησης ενός αναπηρικού αμαξιδίου, αντί για το ρομποτικό αμαξίδιο, και σύστημα πλοήγησης σε 3Δ περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας, με τη χρήση μιας κάμερας 360°, η οποία θα μεταδίδει ζωντανά σε μία μάσκα εικονικής προβολής το πραγματικό περιβάλλον στο οποίο κινείται το ρομποτικό αμαξίδιο και αφορά αρχικά ασθενείς με μερικό σύνδρομο εγκλεισμού. Η υλοποίηση θα βασιστεί σε υπάρχουσα πειραματική διεπαφή, η οποία έχει υλοποιηθεί από το ΙΤΕ και έχει δοκιμαστεί και παρουσιαστεί επιτυχώς στο ευρύ κοινό. Η αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα του συστήματος σε συνάρτηση με το χαμηλό κόστος και την ευκολία της χρήσης θα εξασφαλίσουν την ανάπτυξη ενός καινοτόμου τελικού προϊόντος, που λείπει από την παγκόσμια αγορά. Η προτεινόμενη τεχνολογία ανοίγει ένα δρόμο όπου τα φυσικά εμπόδια μπορούν να εξαλειφθούν, και τα εν λόγω άτομα να αποκτήσουν πρόσβαση (εικονική και πραγματική υπό προϋποθέσεις) σε σχολεία, πανεπιστήμια, χώρους πολιτισμού κ.α. Η στρατηγική σύμπραξη των εμπλεκόμενων φορέων διασφαλίζει την ποιότητα του τελικού συστήματος και την αποτελεσματική εμπορική αξιοποίησή του. Το ΙΤΕ, ως ερευνητικός οργανισμός παγκόσμιου κύρους, διαθέτει την απαραίτητη τεχνογνωσία και εμπειρία για την υλοποίηση της διεπαφής, ενώ η WHEEL, ως εταιρία εμπορίας αναπηρικών αμαξιδίων διαθέτει τους πόρους για την κατασκευή και προώθηση των προϊόντων. Τέλος, η ANIMUS, ως κέντρο αποκατάστασης θα αξιολογήσει την προτεινόμενη λύση σε πραγματικούς ασθενείς.
Ο βασικός στόχος του έργου είναι η ανάπτυξη ενός αξιόπιστου συστήματος επικοινωνίας εγκεφάλου-υπολογιστή που θα παρέχει τη δυνατότητα σε ασθενείς που πάσχουν από νευρομυϊκή παράλυση να αναπτύσσουν πρωτοβουλία και έλεγχο αποφάσεων και να επανενταχθούν ως ένα βαθμό στην κοινωνική ζωή του περιβάλλοντός τους. Τα πολλαπλά ερεθίσματα που θα τους προσφέρει, αλλά και η νοητική ενασχόληση με αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικά για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής και της ψυχικής τους κατάστασης.Οι τετραπληγικοί ασθενείς έχουν ελάχιστη εναπομείνασα μυϊκή δραστηριότητα που επιτρέπει κίνηση των ματιών ή κάποιων δαχτύλων καθιστώντας τις απλές καθημερινές κινήσεις, όπως η περιήγηση στο σπίτι τους ή σε κάποιον εξωτερικό χώρο, ανέφικτες. Τα τελευταία χρόνια η επιστημονική κοινότητα έχει εστιάσει στη μελέτη και ανάπτυξη διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή (ΔΕΥ), δηλαδή καναλιών επικοινωνίας, τα οποία δε βασίζονται στα περιφερικά νεύρα ή τους μύες των οποίων οι ασθενείς έχουν χάσει τον έλεγχο. Οι διεπαφές αυτές χρησιμοποιούν σήματα ελέγχου που προέρχονται από την εγκεφαλική δραστηριότητα των χρηστών προκειμένου να μεταδώσουν τις προθέσεις τους σε εξωτερικές συσκευές, όπως υπολογιστές, συσκευές σύνθεσης ομιλίας κ.α. Πιο συγκεκριμένα, η πρότασή μας σχεδιάζει και υλοποιεί ένα χαμηλού κόστους σύστημα ικανού: α) να μετακινεί εξ αποστάσεως και ασύρματα ένα ρομποτικό αμαξίδιο με σκοπό την περιήγηση σε ένα οικιακό είτε απομακρυσμένο περιβάλλον, β) να μετακινεί μια αναπηρική καρέκλα προκειμένου να μετακινείται ο ίδιος, αλλά και γ) να επιτρέπει την πλοήγηση στο χώρο μέσω εικονικής πραγματικότητας, με την προσθήκη μιας κάμερας 360°. Το σύστημα αυτό προϋποθέτει την υλοποίηση: δ) ενός χαμηλού κόστους εγκεφαλογράφο τεσσάρων καναλιών με τον οποίο θα γίνεται η καταγραφή της εγκεφαλικής δραστηριότητας, ε) της διεπαφής που θα χρησιμοποιεί ο χρήστης προκειμένου να εκφράσει την πρόθεση κίνησης, και στ) ενός εξειδικευμένου λογισμικού που θα μεταφράζει την πρόθεση αυτή σε εντολή κίνησης. Επιπλέον, το σύστημα περιλαμβάνει την κατασκευή: ζ) του ρομποτικού αμαξίδιου χαμηλού κόστους, στο οποίο θα είναι τοποθετημένη μια κάμερα που θα αναμεταδίδει στον ακινητοποιημένο χρήστη, ζωντανή εικόνα του περιβάλλοντος στο οποίο κινείται το αμαξίδιο δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό την ψευδαίσθηση της εικονική περιήγησης. Οι εντολές κίνησης που θα αποκωδικοποιούνται από το λογισμικό ανάλυσης των εγκεφαλικών σημάτων θα μεταδίδονται ασύρματα στο αμαξίδιο μέσω: η) ειδικού πρωτοκόλλου ασύρματης επικοινωνίας. Η διεπαφή αυτή (ε, στ) πρόκειται να προσαρμοστεί ανάλογα ώστε να δίνει επιπρόσθετες δυνατότητες στον ασθενή προκειμένου να μετακινεί το αναπηρικό του αμαξίδιο (β), αντί για ένα ρομποτικό αμαξίδιο (ζ). Επιπλέον, αν αντί για μια κοινή κάμερα προσαρμοσμένη στο ρομποτικό αμαξίδιο χρησιμοποιηθεί μία κάμερα 360° (γ), ο χρήστης θα έχει τη δυνατότητα να περιηγηθεί στο περιβάλλον σαν να ήταν ο ίδιος μέσα σε αυτό, μέσω εικονικής πραγματικότητας. Η πρότασή μας, λοιπόν, περιλαμβάνει και τη σχεδίαση των παραπάνω, έχοντας σαν γνώμονα το χαμηλό κόστος που θα καταστήσει προσιτή την λύση αυτή.
