واجهة الدماغ والحاسوب
{{علم نفس عصبي}}
'''واجهة الدماغ والحاسوب''' {{إنج| Brain-Computer Interface}} ويرمز لها اختصاراً BCI، هي طريقة للاتصال المباشر بين دماغ الإنسان والحاسوب دون الحاجة لاستخدام الأعضاء الجسدية الأخرى كالعضلات الطرفية، حيث تسمح واجهة الدماغ والحاسوب للإنسان أن يصدر أوامر لأي جهاز إلكتروني باستخدام نشاط الدماغ فقط. وهي تعتبر الطريقة الوحيدة للتواصل بالنسبة لكثير من الأشخاص الذين يعانون عدم القدرة على الحركة بشكل حاد.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=A Review of Classification Algorithms for EEG-based Brain-Computer Interfaces
  | سنة=2007
  | doi=10.1088/1741-2560/4/2/R01
  | pmid=17409472
  | الأخير1=Lotte | الأول1=F.
  | الأخير2=Congedo | الأول2=M.
  | الأخير3=Lécuyer | الأول3=A.
  | الأخير4=Lamarche | الأول4=F.
  | الأخير5=Arnaldi | الأول5=B.
  | صحيفة=Journal of Neural Engineering
  | المجلد=4
  | العدد=2}}</ref><ref name="bci_comm_ctrl">{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Brain-computer interfaces for communication and control
  | مسار=https://archive.org/details/sim_clinical-neurophysiology_2002-06_113_6/page/767
  | سنة=2002
  | pmid=12048038
  | الأخير1=Wolpaw | الأول1=J.R.
  | الأخير2=Birbaumer | الأول2=N.
  | الأخير3=McFarland | الأول3=D.J.
  | الأخير4=Pfurtscheller | الأول4=G.
  | الأخير5=Vaughan | الأول5=T.M.
  | صحيفة=Clinical Neurophysiology
  | المجلد=113
  | العدد=6
  | صفحات=767-791}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Brain-computer interface technology: a review of the second international meeting
  | سنة=2003
  | doi=10.1109/TNSRE.2003.814799
  | pmid=12899247
  | الأخير1=Vaughan | الأول1=T.M.
  | الأخير2=Heetderks | الأول2=W.J.
  | الأخير3=Trejo | الأول3=L.J.
  | الأخير4=Rymer | الأول4=W.Z.
  | الأخير5=Weinrich | الأول5=M.
  | الأخير6=Moore | الأول6=M.M.
  | الأخير7=Kübler | الأول7=A.
  | الأخير8=Dobkin | الأول8=B.H.
  | الأخير9=Birbaumer | الأول9=N.
  | الأخير10=Donchin | الأول10=E.
  | الأخير11=Wolpaw | الأول11=E.W.
  | الأخير12=Wolpaw | الأول12=J.R.
  | صحيفة=IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engeneering
  | المجلد=11
  | العدد=2
  | صفحات=94-109}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Brain-computer communication: unlocking the locked in
  | سنة=2001
  | doi=10.1037/0033-2909.127.3.358
  | pmid=11393301
  | الأخير1=Kübler | الأول1=A.
  | الأخير2=Kotchoubey | الأول2=B.
  | الأخير3=Kaiser | الأول3=J.
  | الأخير4=Wolpaw | الأول4=J.R.
  | الأخير5=Birbaumer | الأول5=N.
  | صحيفة=Psychology Bulletin
  | المجلد=127
  | العدد=3
  | صفحات=358-375}}</ref>

لم تكن تكنولوجيا واجهة الدماغ والحاسوب جذابة للتحقيقات العلمية الجادة. وكثيرا ما رفضت فكرتها في الماضي لاعتبارها غريبة جدا وبعيدة. ومن ثم كانت الأبحاث في مجال نشاط الدماغ عادة ما تقتصر على تحليل الاضطرابات العصبية أو استكشاف وظائف الدماغ.<ref name="bci_comm_ctrl" /> ولكن مع التطور التكنولوجي فقد حدث تغيير جذري على مدى العقدين الماضيين. فبحوث واجهة الدماغ والحاسوب التي كنت تقتصر على ثلاث مجموعات فقط قبل 20 عاما وست إلى ثماني مجموعات قبل 10 أعوام هي الآن مجال مزدهر مع أكثر من 100 مجموعة بحثية نشطة في جميع أنحاء العالم.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Brain–computer interfaces as new brain output pathways
  | مسار=https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_2007-03-15_579_3/page/n54
  | سنة=2007
  | doi=10.1113/jphysiol.2006.125948
  | pmid=17255164
  | الأخير1=Wolpaw | الأول1=J.R.
  | صحيفة=The Journal of Physiology
  | المجلد=579
  | صفحات=613-619}}</ref> وزاد عدد المقالات العلمية المنشورة المتعلقة بالتكنولوجيا واجهة الدماغ والحاسوب بشكل كبير خلال العقد الماضي.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Implantable brain computer interface: Challenges to neurotechnology translation
  | سنة=2010
  | doi=10.1016/j.nbd.2009.12.007
  | pmid=20035870
  | الأخير1=Konrad | الأول1=P.
  | الأخير2=Shanks | الأول2=T.
  | صحيفة=Neurobiology of Disease
  | المجلد=38
  | صفحات=369-375}}</ref> ومن الملاحظ أنه خلال الفترة الأخيرة لم تعد الأبحاث في مجال واجهة الدماغ والحاسوب موجهة فقط للأشخاص الذين يعانون مشاكل في الحركة بل أصبحت أيضاً موجهة للمستخدم العادي من أجل تحسين استخدام الحاسوب.
<ref name="bci_review">{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Brain Computer Interfaces, a Review
  | سنة=2012
  | doi=10.3390/s120201211
  | الأخير1=Nicolas-Alonso | الأول1=L.F.
  | الأخير2=Gomez-Gil | الأول2=J.
  | صحيفة=Sensors
  | المجلد=12
  | العدد=2
  | صفحات=1211-1279}}</ref>

== التاريخ ==

بدأت البحوث حول واجهة الدماغ والحاسوب في عام 1970 في [[جامعة كاليفورنيا]] في [[لوس أنجلوس|لوس انجليس]] (جامعة كاليفورنيا) في إطار منحة من [[مؤسسة العلوم الوطنية]].

وكان مجال البحث هو التركيز في المقام الأول على الأطراف الاصطناعية العصبية في التطبيقات التي تهدف إلى استعادة [[طرش|تلف السمع]] و[[عمى|البصر]] و[[شلل|الحركة]]. بفضل اللدونة القشرية الملحوظة في ال[[دماغ]]، وإشارات من أطراف اصطناعية التي يمكن زرعها، وبعد التكيف، يتم التعامل معها من قبل الدماغ مثل أجهزة الاستشعار أو المستجيب للقنوات الطبيعية.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | pmid=10896180
  | سنة=2000
  | الأخير1=Levine | الأول1=S.P.
  | الأخير2=Huggins | الأول2=J.E.
  | الأخير3=Bement | الأول3=S.L.
  | الأخير4=Kushwaha | الأول4=R.K.
  | الأخير5=Schuh | الأول5=L.A.
  | الأخير6=Rohde | الأول6=M.M.
  | الأخير7=Passaro | الأول7=E.A.
  | الأخير8=Ross | الأول8=D.A.
  | الأخير9=Elisevich | الأول9=K.V.
  | عنوان=A direct brain interface based on event-related potentials
  | المجلد=8
  | العدد=2
  | صفحات=180–5
  | صحيفة=IEEE transactions on rehabilitation engineering : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  | doi=10.1109/86.847809}}</ref> وبعد سنوات من التجارب على الحيوانات، ظهرت أول جهاز تم زرعه في البشر في منتصف [[سنة|عام]] 1990.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | doi=10.1126/science.163.3870.955
  | عنوان=Operant Conditioning of Cortical Unit Activity
  | سنة=1969
  | الأخير1=Fetz | الأول1=E.E.
  | صحيفة=Science
  | المجلد=163
  | pmid=4974291
  | العدد=3870
  | bibcode=1969Sci...163..955F
  | صفحات=955–958 }}</ref>

== التطبيقات ==

بفضل أجهزة [[تخطيط الدماغ الكهربي|التخطيط الكهربي للدماغ]] (لما توفره من سهولة الاستخدام وانخفاض التكلفة) أصبحت تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب أكثر تنوعاً وانتشاراً. ومن المأمول تحسين جودة الحياة للأشخاص المعاقين بشدة. وبالمثل، فإن الاهتمام الذي يعطيه مقدمي الرعاية سيكون أقل كثافة، وأقل تكلفة، مع جعل حياة الأقارب أقل مشقة. علاوة على ذلك، يحتمل أن تمثل تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب أداة قوية لإبراز المعلومات الخفية في ذهن المستخدم والتي لا يمكنه التعبير عنها.<ref name="bci_review" />

تخدم تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب ثلاث مجموعات بشكل رئيسي. المجموعة الأولى تضم المرضى الذين يعانون فقدان كامل للقدرة على الحركة، ربما لأنهم في المراحل النهائية من مرض [[تصلب جانبي ضموري|التصلب الجانبي الضموري]] أو يعانون من [[شلل دماغي|الشلل الدماغي]] الحاد. المجموعة الثانية تضم المرضى الذين يعانون شللاً شبه تام تقريباً، ولكن مع القدرة على تحريك بعض الأجزاء، مثل حركة العين أو وميض العين أو تحريك الشفة. المجموعة الثالثة من المستخدمين تضم الأشخاص المعافين جسدياً. واجهات الدماغ والحاسوب لديها القليل لتقدمه للمجموعة الثالثة، لأنه يمكنهم إرسال نفس المعلومات بشكل اسرع وأسهل عن طريق الواجهات الأخرى. على الرغم من ذلك فإن واجهات الدماغ والحاسوب تستخدم بشكل متزايد مع الأشخاص المعافين جسدياً في مجالات التسويق العصبي وألعاب الفيديو كأداه لاستخراج معلومات من المستخدم والتي لا يستطيع التعبير عنها من خلال الواجهات التقليدية. وبالمثل يمكن استخدام واجهات الدماغ والحاسوب لبعض الناس الذين يعانون من اضطرابات عصبية مثل الفصام أو الاكتئاب.<ref name="bci_review" />

=== التواصل ===

تطبيقات واجهة الدماغ والحاسوب للتواصل تتعامل مع الإعاقة الشديدة في الاتصال الناتجة عن الأمراض العصبية. هذا النوع من التطبيقات ربما يمثل البحوث الأكثر إلحاحا في مجال واجهة الدماغ والحاسوب، وذلك لأن نشاط الاتصال أمر ضروري بالنسبة للبشر. التطبيقات لأغراض الاتصالات تقوم عادة بعرض [[لوحة مفاتيح افتراضية]] على الشاشة، حيث يقوم المستخدم بتحديد حرف من الأبجدية عن طريق واجهة الدماغ والحاسوب.<ref name="bci_review" />

التطبيقات الهامة الأخرى من واجهات الدماغ والحاسوب المتعلقة بالاتصالات هي متصفحات الإنترنت التي تم تكييفها مع المستخدمين ذو الإعاقات الشديدة لأنه (على مدى العقد الماضي) أصبحت شبكة الإنترنت جزءا هاما جدا من الحياة اليومية.<ref name="bci_review" />

=== استعادة القدرة على الحركة ===

[[ملف:An-Electrocorticographic-Brain-Interface-in-an-Individual-with-Tetraplegia-pone.0055344.s010.ogv|تصغير|شخص يستخدم واجهة الدماغ والحاسوب للتحكم بذراع صناعي.]]

[[إصابة النخاع الشوكي]] أو الأمراض العصبية الأخرى المرتبطة مع فقدان الوظائف الحسية والحركية تقلل بشكل كبير [[جودة حياة]] المريض، وتسبب الاعتماد مدى الحياة على خدمات الرعاية المنزلية. استعادة الحركة قد تخفف من معانات المريض النفسية والاجتماعية. استعادة الحركة (مثل إمساك الأشياء) أمر ممكن في المرضى الذين يعانون شلل حاد من خلال [[أطراف صناعية عصبية]] (مثل ذراع [[روبوت]]) مع الاسترشاد [[تحفيز كهربائي وظيفي|بالتحفيز الكهربائي الوظيفي]].<ref name="bci_review" />

=== التحكم البيئي ===

أحد الأهداف الرئيسية لتطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب هو تحقيق أقصى قدر ممكن من الاستقلالية للمريض (على الرغم من أي إعاقة حركية). المرضى الذين يعانون من إعاقات حركية حادة غالبا ما يكونون مقعدين، ولهذا السبب تركز تطبيقات التحكم البيئي على السيطرة على الأجهزة المنزلية مثل التلفزيون والأضواء وأجهزة درجات الحرارة. وبجانب تحسين جودة حياة المرضى شديدي الإعاقة، فإن مهام مقدمي الرعاية ستكون أقل كثافة وتكلفة، وحياة أقاربهم ستكون أقل مشقة.<ref name="bci_review" />

المثال التي تم تنفيذها بكثرة للتحكم البيئي هي مؤشر فأرة يقوم المستخدم بتحريكها يمينا ويسارا وإلى أعلى وأسفل باستخدام واجهة الدماغ والحاسوب (عادة أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ)، يمكن باستخدام ذلك التحكم في [[نظام تشغيل]] جهاز الحاسوب أو أي جهاز منزلي آخر.

=== التنقل ===

تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب التي تسمح للذوي الاحتياجات الخاصة التحكم في وسائل النقل تمثل مجالا هاما في استخداماتها. بفضل هذه التطبيقات، فإن الأشخاص الذين يعانون من [[فالج|الشلل النصفي]] أو ذوي الإعاقات الجسدية الأخرى يمكنهم دفع [[كرسي متحرك]] بشكل مستقل، مما يجعلهم أكثر استقلالية ويحسن جودة حياتهم.<ref name="bci_review" />

=== التسلية ===

[[ملف:Operation-of-a-brain-computer-interface-walking-simulator-for-individuals-with-spinal-cord-injury-1743-0003-10-77-S2.ogv|تصغير|شخص مصاب بشلل رباعي يستخدم واجهة الدماغ والحاسوب للتحكم بشخصية افتراضية.]]

كان لتطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب الموجهة نحو الترفيه أولوية أقل عادة في هذا المجال. حيث تركز الأبحاث في تكنولوجيا واجهات الدماغ والحاسوب عادة على التطبيقات المساعدة لذوي الاحتياجات الخاصة (مثل أجهزة الهجاء والتحكم في كرسي متحرك أو الأطراف الصناعية العصبية) بدلا من التطبيقات لأغراض الترفيه. ولكن خلال السنوات الأخيرة قد زاد الاهتمام بتطبيقات الترفيه بسبب التقدم الكبير في هذه التكنولوجيا. في الواقع، قد فتحت التحسينات في أداء واجهات الدماغ والحاسوب الطريق لتوسيع نطاق استخدامها للأشخاص الغير معاقين. فقد قدمت واجهات الدماغ والحاسوب طريقة جديدة للتفاعل بين الإنسان والآلة والتي قد تجعل ألعاب الفيديو أكثر تحديا وجاذبية. بالإضافة إلى ذلك، فإن واجهات الدماغ والحاسوب توفير وسيلة للوصول إلى انطباعات المستخدم عن أداء اللعبة معه، وبالتالي تحسين الألعاب من خلال المعلومات عن نشاط الدماغ. يمكن لواجهات الدماغ والحاسوب تحديد متى يشعر اللاعب بالملل أو القلق أو الإحباط وذلك بهدف استخدام هذه المعلومات لتصميم الألعاب في المستقبل.<ref name="bci_review" /><ref>{{استشهاد بويب
  | مسار=http://fuga.aalto.fi/
  | عنوان=Fun of gaming: Measuring the human experience of media enjoyment.
  | مؤلف=FUGA team
  | تاريخ= 23 August 2006| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170312001344/http://fuga.aalto.fi/ | تاريخ أرشيف = 12 مارس 2017 }}</ref>

=== التسويق العصبي ===

[[تسويق عصبي|التسويق العصبي]] هو مجال جديد نسبيا من البحوث التي تطبق الأساليب العلمية العصبية لبحوث التسويق. قد يكون التسويق العصبي مصدرا للمعلومات أكثر دقة عن تفضيلات المستخدمين الغير واضحة، بدلا من بيانات دراسات بحوث التسويق التقليدية. [[تصوير عصبي|تصوير الأعصاب]] قد يكشف معلومات خفية عن تفضيلات المستخدمين الحقيقية التي لا يمكن التعبير عنها صراحة. يمكن قياس استجابة الدماغ للإعلانات، وبالتالي يمكن قياس فعالية الحملات الإعلانية.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Neuromarketing: The hope and hype of neuroimaging in business
  | سنة=2010
  | doi=10.1038/nrn2795
  | الأخير1=Ariely | الأول1=D.
  | الأخير2=Berns | الأول2=G.S.
  | صحيفة=Nature Reviews Neuroscience
  | المجلد=11
  | صفحات=284-292}}</ref>

=== الطب ===

لردود فعل الشخص عند استخدام واجهة الدماغ والحاسوب القدرة على حث ال[[لدونة القشرية]]، هذه القدرة قد تكون أساساً للعديد من التطبيقات الطبية. يمكن للمستخدمين السيطرة على مناطق انتقائية معينة في الدماغ عن طريق [[ردود الفعل العصبية]]، بهدف إحداث تغييرات سلوكية في الدماغ. ردود الفعل العصبية التي يوفرها نظام واجهة الدماغ والحاسوب قد تحسن الأداء الإدراكي ومهارات الكلام والعاطفة وإدارة الألم،<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=EEG neurofeedback: A brief overview and an example of peak alpha frequency training for cognitive enhancement in the elderly
  | سنة=2007
  | doi=10.1080/13854040600744839
  | pmid=17366280
  | الأخير1=Angelakis | الأول1=E.
  | الأخير2=Stathopoulou | الأول2=S.
  | الأخير3=Frymiare | الأول3=J.L.
  | الأخير4=Green | الأول4=D.L.
  | الأخير5=Lubar | الأول5=J.F.
  | الأخير6=Kounios | الأول6=J.
  | صحيفة=The Clinical Neuropsychologist
  | المجلد=21
  | العدد=1
  | صفحات=110-129}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Increasing individual upper alpha power by neurofeedback improves cognitive performance in human subjects
  | مسار=https://archive.org/details/sim_applied-psychophysiology-and-biofeedback_2005-03_30_1/page/n4
  | سنة=2005
  | doi=10.1007/s10484-005-2169-8
  | pmid=15889581
  | الأخير1=Hanslmayr | الأول1=S.
  | الأخير2=Sauseng | الأول2=P.
  | الأخير3=Doppelmayr | الأول3=M.
  | الأخير4=Schabus | الأول4=M.
  | الأخير5=Klimesch | الأول5=W.
  | صحيفة=Applied Psychophysiology and Biofeedback
  | المجلد=30
  | العدد=1
  | صفحات=1-10}}</ref><ref>	{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Self-regulation of regional cortical activity using real-time fMRI: The right inferior frontal gyrus and linguistic processing
  | سنة=2009
  | doi=10.1002/hbm.20621
  | pmid=18661503
  | الأخير1=Rota | الأول1=G.
  | الأخير2=Sitaram | الأول2=R.
  | الأخير3=Veit | الأول3=R.
  | الأخير4=Erb | الأول4=M.
  | الأخير5=Weiskopf | الأول5=N.
  | الأخير6=Dogil | الأول6=G.
  | الأخير7=Birbaumer | الأول7=N.
  | صحيفة=Human Brain Mapping
  | المجلد=30
  | العدد=5
  | صفحات=1605-1614}}</ref><ref>	{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Real-time support vector classification and feedback of multiple emotional brain states
  | سنة=2011
  | doi=10.1016/j.neuroimage.2010.08.007
  | pmid=20692351
  | الأخير1=Sitaram | الأول1=R.
  | الأخير2=Lee | الأول2=S.
  | الأخير3=Ruiz | الأول3=S.
  | الأخير4=Rana | الأول4=M.
  | الأخير5=Veit | الأول5=R.
  | الأخير6=Birbaumer | الأول6=N.
  | صحيفة=Neuroimage
  | المجلد=56
  | العدد=2
  | صفحات=753-765}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Control over brain activation and pain learned by using real-time functional MRI
  | سنة=2005
  | doi=10.1073/pnas.0505210102
  | الأخير1=deCharms | الأول1=R.C.
  | الأخير2=Maeda | الأول2=F.
  | الأخير3=Glover | الأول3=G.H.
  | الأخير4=Ludlow | الأول4=D.
  | الأخير5=Pauly | الأول5=J.M.
  | الأخير6=Soneji | الأول6=D.
  | الأخير7=Gabrieli | الأول7=J.D.E.
  | الأخير8=Mackey | الأول8=S.C.
  | صحيفة=Proc. Natl. Acad. Sci. USA
  | المجلد=102
  | العدد=51
  | صفحات=18626-18631}}</ref> كما قد استخدمت في علاج الاضطرابات النفسية (مثل ال[[صرع]] و[[اضطراب نقص الانتباه مع فرط النشاط|نقص الانتباه]] وال[[فصام]] وال[[اكتئاب]] و[[كحولية|إدمان الكحول]]).<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Neurofeedback treatment of epilepsy
  | سنة=2005
  | pmid=15564057
  | الأخير1=Walker | الأول1=J.E.
  | الأخير2=Kozlowski | الأول2=G.P.
  | صحيفة=Child Adolesc. Psychiatr. Clin. N. Am.
  | المجلد=14
  | العدد=1
  | صفحات=163-176}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Foundation and practice of neurofeedback for the treatment of epilepsy
  | مسار=https://archive.org/details/sim_applied-psychophysiology-and-biofeedback_2006-03_31_1/page/21
  | سنة=2006
  | doi=10.1007/s10484-006-9002-x
  | pmid=16614940
  | الأخير1=Sterman | الأول1=M.B.
  | الأخير2=Egner | الأول2=T.
  | صحيفة=Applied Psychophysiology and Biofeedback
  | المجلد=31
  | العدد=1
  | صفحات=21-35}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Self-regulation of slow cortical potentials: A new treatment for children with attention-deficit/hyperactivity disorder
  | سنة=2006
  | doi=10.1542/peds.2005-2478
  | الأخير1=Strehl | الأول1=Ute
  | الأخير2=Leins | الأول2=Ulrike
  | الأخير3=Goth | الأول3=Gabriella
  | الأخير4=Klinger | الأول4=Christoph
  | الأخير5=Hinterberger | الأول5=Thilo
  | الأخير6=Birbaumer | الأول6=Niels
  | صحيفة=Pediatrics
  | المجلد=118
  | العدد=5
  | صفحات=1530-1540}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Self-regulation of slow cortical potentials in psychiatric patients: Schizophrenia
  | مسار=https://archive.org/details/sim_applied-psychophysiology-and-biofeedback_1992-12_17_4/page/277
  | سنة=1992
  | doi=10.1007/BF01000051
  | pmid=1477147
  | الأخير1=Schneider | الأول1=Frank
  | الأخير2=Rockstroh | الأول2=Brigitte
  | الأخير3=Heimann | الأول3=Hans
  | الأخير4=Lutzenberger | الأول4=Werner
  | الأخير5=Mattes | الأول5=Regina
  | الأخير6=Etbert | الأول6=Thomas
  | الأخير7=Birbaumer | الأول7=Niels
  | الأخير8=Bartels | الأول8=Mathias
  | صحيفة=Applied Psychophysiology and Biofeedback
  | المجلد=17
  | العدد=4
  | صفحات=277-292}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Self-regulation of slow cortical potentials in psychiatric patients: Depression
  | مسار=https://archive.org/details/sim_applied-psychophysiology-and-biofeedback_1992-09_17_3/page/203
  | سنة=1992
  | doi=10.1007/BF01000403
  | pmid=1515477
  | الأخير1=Schneider | الأول1=Frank
  | الأخير2=Heimann | الأول2=Hans
  | الأخير3=Mattes | الأول3=Regina
  | الأخير4=Lutzenberger | الأول4=Werner
  | الأخير5=Birbaumer | الأول5=Niels
  | صحيفة=Applied Psychophysiology and Biofeedback
  | المجلد=17
  | العدد=3
  | صفحات=203-214}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Self-regulation of slow cortical potentials in psychiatric patients: Alcohol dependency
  | مسار=https://archive.org/details/sim_applied-psychophysiology-and-biofeedback_1993-03_18_1/page/23
  | سنة=1993
  | doi=10.1007/BF00999511
  | pmid=8448237
  | الأخير1=Schneider | الأول1=Frank
  | الأخير2=Elbert | الأول2=Thomas
  | الأخير3=Heimann | الأول3=Hans
  | الأخير4=Welker | الأول4=Andreas
  | الأخير5=Stetter | الأول5=Friedhelm
  | الأخير6=Mattes | الأول6=Regina
  | الأخير7=Birbaumer | الأول7=Niels
  | الأخير8=Mann | الأول8=Karl
  | صحيفة=Applied Psychophysiology and Biofeedback
  | المجلد=18
  | العدد=1
  | صفحات=23-32}}</ref> من ناحية أخرى فإن تسجيلات إشارة الدماغ يمكن استخدامها في قياس وظائف الدماغ وتقييم حالتها في الصحة والمرض.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Synchronous neural interactions assessed by magnetoencephalography: A functional biomarker for brain disorders
  | سنة=2007
  | doi=10.1088/1741-2560/4/4/001
  | pmid=18057502
  | الأخير1=Georgopoulos | الأول1=A.P.
  | الأخير2=Karageorgiou | الأول2=E.
  | الأخير3=Leuthold | الأول3=A.C.
  | الأخير4=Lewis | الأول4=S.M.
  | الأخير5=Lynch | الأول5=J.K.
  | الأخير6=Alonso | الأول6=A.A.
  | الأخير7=Aslam | الأول7=Zaheer
  | الأخير8=Carpenter | الأول8=A.F.
  | الأخير9=Georgopoulos | الأول9=A.
  | الأخير10=Hemmy | الأول10=L.S.
  | الأخير11=Koutlas | الأول11=I.G.
  | الأخير12=Langheim | الأول12=F.J.P.
  | الأخير13=McCarten | الأول13=J.R.
  | الأخير14=McPherson | الأول14=S.E.
  | الأخير15=Pardo | الأول15=J.V.
  | الأخير16=Pardo | الأول16=P.J.
  | صحيفة=Journal of Neural Engineering
  | المجلد=4
  | العدد=4
  | صفحات=349-355}}</ref>

== كيفية العمل ==

تهدف واجهة الدماغ والحاسوب إلى التعرف على أنماط معينة في إشارات الدماغ، وتتم هذه العملية عبر عدة خطوات متتابعة هي:

# '''تسجيل الإشارات:''' يتم فيها تسجيل إشارات الدماغ، مع إمكانية تقليل التشويش ومعالجة عيوب التسجيل في الإشارة.
# '''ما قبل المعالجة:''' يتم فيها تجهيز الإشارات بشكل يلائم عمليات المعالجة اللاحقة (أحيانا يتم دمجها في الخطوة السابقة).
# '''استخراج الصفات:''' يتم فيها تحويل إشارات الدماغ لمصفوفة تحتوي بيانات الصفات الهامة.
# '''التصنيف:''' يتم فيها تصنيف إشارات الدماغ (بالاعتماد على مصفوفة الصفات الهامة)، وترجمة ما يفكر فيه المستخدم.
# '''واجهة التطبيق:''' يتم فيها تحويل نتيجة التصنيف إلى أوامر مفهومة للأجهزة المتصلة بواجهة الدماغ والحاسوب.

== طرق قياس نشاط الدماغ ==

من المعروف أن لكل منطقة في الدماغ وظائف محددة تقوم بها (فهناك منطقة مسئولة عن الذاكرة وأخرى عن الحركة الطرفية وغيرها). تعتمد واجهة الدماغ والحاسوب بشكل رئيسي على قياس نشاط الدماغ لمعرفة ما يفكر فيه المستخدم حاليا. يمكن رصد نوعين من أنشطة الدماغ هما:

# '''النشاط [[فيزيولوجيا كهربائية|الفيزيولوجي الكهربي]]:''' وهو يتم توليده عن طريق المرسلات الكيميائية الكهربائية عند تبادل المعلومات بين الخلايا العصبية. تولد الخلايا العصبية تيارات أيونية تتدفق داخل وعبر المجمعات العصبية. ويمكن تقسيم الطرق المستخدمة لقياس هذا النشاط إلى:
#* '''طرق جراحية:''' وفيها يتم زراعة مصفوفة أقطاب كهربية دقيقة داخل الجمجمة، وبالتالي يوجد الكثير من المخاطر بهذه الطرق. الجدير بالذكر أن كثير من الأبحاث تفرق بين نوعين من الطرق الجراحية: (أ) طرق جراحية '''جائرة Invasive''' حيث يتم زراعة مصفوفة الأقطاب الكهربية الدقيقة داخل [[المادة الرمادية]] بالمخ، (ب) طرق جراحية '''شبه جائرة Partially-invasive''' ويتم فيها زراعة مصفوفة الأقطاب الكهربية الدقيقة داخل الجمجمة ولكن تبقى خارج المخ أو المادة الرمادية، مما يعطي دقة أعلى من الطرق التي لا تحتاج جراحة ولكن بمخاطر أقل من طرق الجراحة الجائرة.<ref name="opti_reduce_bci_ineff">{{استشهاد بأطروحة
  | عنوان=Optimizing Spatial Filters to reduce BCI Inefficiency
  | سنة=2013
  | النوع=Doctoral Thesis
  | الأخير=Sannelli | الأول=Claudia
  | مسار=https://depositonce.tu-berlin.de:443/handle/11303/3937
  | ناشر=Technische Universität Berlin| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20140826172139/http://opus4.kobv.de/opus4-tuberlin/frontdoor/index/index/docId/3758 | تاريخ أرشيف = 26 أغسطس 2014 }}</ref>
#* '''طرق غير جراحية (أو غير جائرة Non-invasive):''' وفيها يتم تسجيل نشاط الدماغ بأجهزة خارجية دون إجراء أي عمليات جراحية (مثل وضع أقطاب كهربية على [[فروة الرأس]] أو استخدام الرنين المغناطيسي)، وبالتالي تكاد تنعدم المخاطر في هذه الطرق ولكن تقل الدقة كثيرا عن الطرق الجراحية.<ref name="opti_reduce_bci_ineff" />
# '''[[استجابة الدم الديناميكية]]:''' وهي العملية التي يقوم فيها الدم بتوصيل الجلوكوز للخلايا العصبية النشطة بمعدل أعلى من مناطق الخلايا العصبية الغير نشطة. ينتج عن توصيل الجلوكوز والأكسجين عبر مجرى الدم للخلايا النشطة وجود فائض من الأوكسي [[هيموغلوبين]] في أوعية المنطقة النشطة وبالتالي يحدث تغير ملحوظ بين النسبة الموضعية من الأوكسي هيموغلوبين إلى الديوكسي هيموغلوبين.<ref>{{استشهاد بكتاب
  | عنوان=The Neurology of Consciousness
  | سنة=2009
  | doi=10.1016/B978-0-12-374168-4.00003-4
  | الأخير1=Laureys | الأول1=Steven
  | الأخير2=Boly | الأول2=Melanie
  | الأخير3=Tononi | الأول3=Giulio
  | الفصل=Chapter 3: Functional Neuroimaging
  | مسار الفصل=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123741684000034
  | محرر1-الأخير=Laureys | محرر1-الأول=Steven
  | محرر2-الأخير=Tononi | محرر2-الأول=Giulio
  | ناشر=Academic Press: New York, NY, USA
  | الرقم المعياري=978-0-12-374168-4
  | صفحات=31-42
}}</ref> الطرق المستخدمة في قياس هذا التغير تعتبر طرق غير مباشرة، لأنها تقيس استجابة الدم الديناميكية وهي (على عكس النشاط الفيزيولوجي الكهربي) غير مباشرة الارتباط مع نشاط الخلايا العصبية.

=== التخطيط الكهربي للدماغ ===

{{مفصلة|تخطيط الدماغ الكهربي}}

تقوم أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ بقياس النشاط الكهربي للدماغ والذي يحدث نتيجة تدفق التيار الكهربي أثناء الاستثارات [[مشبك كيميائي|المشبكية]] [[زائدة شجرية|لل]]<nowiki/>[[زائدة شجرية|تفرعات]] في [[عصبون|الخلية العصبية]] وهي حساسة جدا لتأثيرات التيارات الثانوية.<ref name="elec_brain_mapping">{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Electromagnetic brain mapping
  | سنة=2001
  | doi=10.1109/79.962275
  | الأخير1=Baillet | الأول1=Sylvain
  | الأخير2=Mosher | الأول2=John C.
  | الأخير3=Leahy | الأول3=Richard M.
  | صحيفة=Signal Processing Magazine, IEEE
  | المجلد=18
  | العدد=6
  | صفحات=14-30}}</ref>
يمكن بسهولة تسجيل إشارات التخطيط الكهربي للدماغ بطريقة غير جراحية من خلال وضع [[قطب كهربائي|أقطاب كهربائية]] على فروة الرأس، كما تتميز أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ بانخفاض تكلفتها وقابليتها للحمل، كما أن لها دقة زمانية مرتفعة (تصل إلى 50 [[ملي ثانية|ميلي ثانية]] تقريبا، أي يمكن رصد إشارات الدماغ كل 50 ميلي ثانية). لهذه الأسباب فإنها تعتبر الطريقة الأوسع انتشارا لتسجيل نشاط الدماغ. ومع ذلك فإنها تعطي إشارات رديئة نسبيا (حيث أن الإشارات الملتقطة بواسطة الأقطاب الإلكترونية يجب أن تعبر من خلال عظام الجمجمة وفروة الرأس وعدد من الطبقات الأخرى)، كما أنها تعاني من ارتفاع معدل التشويش (الذي يحدث إما داخليا في الدماغ أو خارجيا على فروة الرأس أو بسبب حركة عضلات الوجه أو حركة العين)، فضلاً عن انخفاض الدقة الحيزية.<ref name="bci_review" />

* '''المزايا:''' غير جراحية ومنخفضة التكلفة وقابلة للحمل ولها دقة زمانية مرتفعة (50 ميلي ثانية تقريبا).
* '''العيوب:''' انخفاض الدقة الحيزية (حوالي 10 مليمتر) وارتفاع معدل التشويش.

=== التخطيط المغناطيسي للدماغ ===

{{مفصلة|تخطيط الدماغ المغناطيسي}}

[[ملف:NIMH MEG.jpg|تصغير|استخدام جهاز التخطيط المغناطيسي للدماغ مع أحد المرضى.]]

التخطيط المغناطيسي للدماغ هو طريقة غير جراحية لتسجيل نشاط الدماغ المغناطيسي باستخدام الحث المغناطيسي. يقيس التخطيط المغناطيسي للدماغ تدفق التيارات الكهربائية عبر ال[[زائدة شجرية|تفرعات]] داخل [[عصبون|الخلايا العصبية]] والتي تنتج حقول مغناطيسية يمكن قياسها من خارج الرأس.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=A review on directional information in neural signals for brain-machine interfaces
  | سنة=2009
  | doi=10.1016/j.jphysparis.2009.08.007
  | pmid=19665554
  | الأخير1=Waldert | الأول1=S.
  | الأخير2=Pistohl | الأول2=T.
  | الأخير3=Braun | الأول3=C.
  | الأخير4=Ball | الأول4=T.
  | الأخير5=Aertsen | الأول5=A.
  | الأخير6=Mehring | الأول6=C.
  | صحيفة=Journal of Physiology-Paris
  | المجلد=103
  | العدد=3
  | صفحات=244-254}}</ref> العمليات [[علم وظائف الأعضاء|الفيزيولوجيا]] العصبية التي تنتج إشارات التخطيط المغناطيسي للدماغ مطابقة للعمليات التي تنتج إشارات التخطيط الكهربي للدماغ. ومع ذلك فبينما أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ حساسة جدا لمصادر التيارات الثانوية، فأن أجهزة التخطيط المغناطيسي للدماغ حساسة أكثر لمصادر التيارات الرئيسية.<ref name="elec_brain_mapping" /> تتميز أجهزة التخطيط المغناطيسي للدماغ بأن الحقول المغناطيسية أقل تأثرا بعظام الجمجمة وفروة الرأس من الحقول الكهربائية والتالي فإن التشويش الذي يحدث بها يكون أقل من أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Functional segregation of movement-related rhythmic activity in the human brain
  | سنة=1995
  | doi=10.1006/nimg.1995.1031
  | pmid=9343608
  | الأخير1=Salmelin | الأول1=R.
  | الأخير2=Hämäläinen | الأول2=M.
  | الأخير3=Kajola | الأول3=M.
  | الأخير4=Hari | الأول4=R.
  | صحيفة=Neuroimage
  | المجلد=2
  | العدد=4
  | صفحات=237-243}}</ref>

يتم الكشف عن الحقول المغناطيسية بواسطة أجهزة واجهات ال[[كم (فيزياء)|كم]] فائقة التوصيل، وهي حساسة جدا للإضرابات المغناطيسية التي تحدث بسبب نشاط الخلايا العصبية.<ref>{{استشهاد بكتاب
  | عنوان=Brain Machine Interfaces for Space Applications: enhancing astronaut capabilities
  | سنة=2009
  | doi=10.1016/S0074-7742(09)86005-4
  | pmid=19607991
  | الأخير1=Babiloni | الأول1=Claudio
  | الأخير2=Pizzella | الأول2=Vittorio
  | الأخير3=Del Gratta | الأول3=Cosimo
  | الأخير4=Ferretti | الأول4=Antonio
  | الأخير5=Romani | الأول5=Gian Luca
  | الفصل=Chapter5: Fundamentals of Electroencefalography, Magnetoencefalography, and Functional Magnetic Resonance Imaging
  | مسار الفصل=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0074774209860054
  | محرر1-الأخير=Luca | محرر1-الأول=R.
  | editor2-Dario | محرر2-الأول=I.
  | editor3-Leopold | محرر3-الأول=S.
  | ناشر=Academic Press: New York, NY, USA
  | الرقم المعياري=978-0-12-374821-8
  | مسار=https://www.elsevier.com/books/brain-machine-interfaces-for-space-applications-enhancing-astronaut-capabilities/rossini/978-0-12-374821-8
  | المجلد=86
  | صفحات=67-80| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20160315183601/https://www.elsevier.com/books/brain-machine-interfaces-for-space-applications-enhancing-astronaut-capabilities/rossini/978-0-12-374821-8 | تاريخ أرشيف = 15 مارس 2016 }}</ref> المعدات الإلكترونية المستخدمة في قياس نشاط الدماغ المغناطيسي يتم تبريدها إلى حوالي −273 درجة مئوية لتسهيل عمل [[مستشعر|أجهزة الاستشعار]] فائقة التوصيل. أجهزة التخطيط المغناطيسي للدماغ تتطلب حماية فعالة من الواجهات الكهرومغناطيسية، لذلك يتم تركيب المعدات الإلكترونية داخل غرفة حماية مغناطيسية بحيث تخفف تأثيرات الحقول المغناطيسية من المصادر الخارجية.<ref name="bci_review" />

* '''المزايا:''' غير جراحية، دقة حيزية أفضل (5 مليمتر تقريبا)، دقة زمانية مرتفعة (50 ميلي ثانية تقريبا)، انخفاض معدل التشويش.
* '''العيوب:''' باهظة الثمن، غير قابلة للحمل (ضخمة جدا).

=== التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ ===

التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ هو طريقة لقياس النشاط الكهربي في قشرة الدماغ عن طريق وضع أقطاب كهربائية مباشرة على سطح الدماغ. بالمقارنة بالتخطيط الكهربي للدماغ فإن التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ يعطي دقة زمانية وحيزية أعلى بالإضافة إلى [[سعة (موجة)|سعة ذبذبات]] أعلى وحساسية أقل لعيوب التسجيل مثل وميض وحركة العين.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Signal quality of simultaneously recorded invasive and non-invasive EEG
  | سنة=2009
  | doi=10.1016/j.neuroimage.2009.02.028
  | pmid=19264143
  | الأخير1=Ball | الأول1=Tonio
  | الأخير2=Kern | الأول2=Markus
  | الأخير3=Mutschler | الأول3=Isabella
  | الأخير4=Aertsen | الأول4=Ad
  | الأخير5=Schulze-Bonhage | الأول5=Andreas
  | صحيفة=Neuroimage
  | المجلد=46
  | العدد=3
  | صفحات=708-716}}</ref> ومع ذلك فإن التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ هي طريقة جراحية (غير جائرة) حيث تتطلب فتح عظام الجمجمة لزراعة شبكة أقطاب كهربائية مما يستلزم مجازفة صحية خطيرة. لهذا السبب فإن التجارب الأولى للتخطيط الكهربي لقشرة الدماغ تمت على الحيوانات. قامت تلك التجارب على الحيوانات أيضا بتقييم مدى استقرار الإشارات التي يمكن رصدها من الدماغ على المدى الطويل.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Histological reaction to various conductive and dielectric films chronically implanted in the subdural space
  | سنة=1977
  | pmid=323263
  | الأخير1=Loeb | الأول1=G.E.
  | الأخير2=Walker | الأول2=A.E.
  | الأخير3=Uematsu | الأول3=S.
  | الأخير4=Konigsmark | الأول4=B.W.
  | صحيفة=J. Biomed. Mater. Res.
  | المجلد=11
  | العدد=2
  | صفحات=195-210}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Evaluation of electrode array material for neural prostheses
  | سنة=1979
  | doi=10.1097/00006123-197912000-00006
  | pmid=160513
  | الأخير1=Bullara | الأول1=L.A.
  | الأخير2=Agnew | الأول2=W.F.
  | الأخير3=Yuen | الأول3=T.G.H.
  | الأخير4=Jacques | الأول4=S.
  | الأخير5=Pudenz | الأول5=R.H.
  | صحيفة=Neurosurgery
  | المجلد=5
  | العدد=6
  | صفحات=681-686}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Tissue response to potential neuroprosthetic materials implanted subdurally
  | مسار=https://archive.org/details/sim_biomaterials_1987-03_8_2/page/138
  | سنة=1987
  | doi=10.1016/0142-9612(87)90103-7
  | pmid=3555632
  | الأخير1=Yuen | الأول1=T.G.H.
  | الأخير2=Agnew | الأول2=W.F.
  | الأخير3=Bullara | الأول3=L.A.
  | صحيفة=Biomaterials
  | المجلد=8
  | العدد=2
  | صفحات=138-141}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Visual and electrical evoked response recorded from subdural electrodes implanted above the visual cortex in normal dogs under two methods of anesthesia
  | سنة=2003
  | pmid=12606062
  | الأخير1=Margalit | الأول1=E.
  | الأخير2=Weiland | الأول2=J.D.
  | الأخير3=Clatterbuck | الأول3=R.E.
  | الأخير4=Fujii | الأول4=G.Y.
  | الأخير5=Maia | الأول5=M.
  | الأخير6=Tameesh | الأول6=M.
  | الأخير7=Torres | الأول7=G.
  | الأخير8=D'Anna | الأول8=S.A.
  | الأخير9=Desai | الأول9=S.
  | الأخير10=Piyathaisere | الأول10=D.V.
  | صحيفة=J. Neurosci. Methods
  | المجلد=123
  | العدد=2
  | صفحات=129-137}}</ref> أظهرت النتائج أن الأقطاب الكهربائية [[تحت الجافية]] يمكنها إعطاء إشارات مستقرة لعدة شهور. ومع ذلك فإن مدى استقرار الإشارات المرصودة لمدة طويلة الأجل غير واضح حاليا. بعض التجارب الحديثة على القرود أظهرت أن إشارات التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ يمكن أن تبقى بمستوى عالي لشهور بدون أي انحراف في الدقة أو إعادة التقييم.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Long-term asynchronous decoding of arm motion using electrocorticographic signals in monkeys
  | سنة=2010
  | doi=10.3389/fneng.2010.00003
  | pmid=20407639
  | الأخير1=Chao | الأول1=Z.C.
  | الأخير2=Nagasaka | الأول2=Yasuo
  | الأخير3=Fujii | الأول3=Naotaka
  | صحيفة=Front. Neuroeng.
  | المجلد=3}}</ref> يمكن فك شفرة موضع اليد وزاوية مفاصل الزراع بنجاح أثناء الحركات الغير متزامنة. وقامت هذه الدراسات أيضا بتطوير بروتوكولات جراحية مصغرة لزراعة مجسات التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Intrasulcal electrocorticography in macaque monkeys with minimally invasive neurosurgical protocols
  | سنة=2011
  | doi=10.3389/fnsys.2011.00034
  | pmid=21647392
  | الأخير1=Matsuo | الأول1=Takeshi
  | الأخير2=Kawasaki | الأول2=Keisuke
  | الأخير3=Osada | الأول3=Takahiro
  | الأخير4=Sawahata | الأول4=Hirohito
  | الأخير5=Suzuki | الأول5=Takafumi
  | الأخير6=Shibata | الأول6=Masahiro
  | الأخير7=Miyakawa | الأول7=Naohisa
  | الأخير8=Nakahara | الأول8=Kiyoshi
  | الأخير9=Iijima | الأول9=Atsuhiko
  | الأخير10=Sato | الأول10=Noboru
  | الأخير11=Kawai | الأول11=Kensuke
  | الأخير12=Saito | الأول12=Nobuhito
  | الأخير13=Hasegawa | الأول13=Isao
  | صحيفة=Front. Syst. Neurosci.
  | المجلد=5}}</ref>

* '''المزايا:''' دقة زمانية مرتفعة جدا (3 ميلي ثانية تقريبا)، دقة حيزية مرتفعة جدا (1 مليمتر تقريبا)، سعة ذبذبة أعلى، معدل تشويش أقل.
* '''العيوب:''' تحتاج عملية جراحية.

=== تسجيل الخلايا العصبية داخل قشرة الدماغ ===

تسجيل الخلايا العصبية داخل قشرة الدماغ هو أسلوب تصوير عصبي يقيس النشاط الكهربي داخل المادة الرمادية في الدماغ. وهو طريقة جراحية (جائرة) حيث تستلزم زراعة مصفوفة أقطاب كهربية دقيقة داخل قشرة الدماغ لرصد إشارات [[جهد الفعل]] وحقول الجهد الكهربائي الموضعية من الخلايا العصبية.<ref name="bci_review" />

يوفر تسجيل الخلايا العصبية داخل قشرة الدماغ دقة زمانية وحيزية مرتفعة بالمقارنة بالتخطيط الكهربي للدماغ. ومع ذلك فإن جودة الإشارات ربما تتأثر برد فعل المناعة في أنسجة الدماغ للأقطاب الدقيقة المزروعة فيها وبتغيرات حساسية الأقطاب الدقيقة التي ربما تدمر تدريجيا على مر الزمن.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=The Utah Intracortical Electrode Array: A recording structure for potential brain-computer interface
  | سنة=1997
  | doi=10.1016/S0013-4694(96)95176-0
  | pmid=9129578
  | الأخير1=Maynard | الأول1=E.M.
  | الأخير2=Nordhausen | الأول2=C.T.
  | الأخير3=Normann | الأول3=R.A.
  | صحيفة=Electroencephalography and Clinical Neurophysiology
  | المجلد=102
  | العدد=3
  | صفحات=228-239}}</ref><ref>	{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes
  | سنة=2005
  | doi=10.1016/j.jneumeth.2005.08.015
  | pmid=16198003
  | الأخير1=Polikova | الأول1=V.S.
  | الأخير2=Trescob | الأول2=P.A.
  | الأخير3=Reicherta | الأول3=W.M.
  | صحيفة=Journal of Neuroscience Methods
  | المجلد=148
  | العدد=1
  | صفحات=1-18}}</ref> يمكن للمستخدم التأقلم مع هذه التغيرات البطيئة في حساسية الأقطاب الدقيقة بدون الحاجة لإعادة التدريب. ومع ذلك فمن الضروري إعادة تقييم حساسية الأقطاب الكهربائية المزروعة بشكل دوري.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Applications of cortical signals to neuroprosthetic control: A critical review
  | سنة=2000
  | doi=10.1109/86.847817
  | pmid=10896188
  | الأخير1=Lauer | الأول1=R.T.
  | الأخير2=Peckham | الأول2=P.H.
  | الأخير3=Kilgore | الأول3=K.L.
  | الأخير4=Heetderks | الأول4=William J.
  | صحيفة=IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering
  | المجلد=8
  | العدد=2
  | صفحات=205-208}}</ref>

* '''المزايا:''' دقة زمانية مرتفعة جدا (3 ميلي ثانية تقريبا)، دقة حيزية مرتفعة جدا (من 0.5 مليمتر إلى 0.05 مليمتر).
* '''العيوب:''' تحتاج عملية جراحية جائرة، الأقطاب الكهربائية الدقيقة المزروعة في الدماغ ربما تدمر تدريجيا، يجب إعادة تقييم حساسية الأقطاب الكهربائية المزروعة بشكل دوري.

=== التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ===

{{مفصلة|تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي}}

[[ملف:Varian4T.jpg|تصغير|جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.]]

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي هو طريقة غير جراحية لتصوير نشاط الدماغ وهي تحدد التغيرات الموضعية في حجم ومعدل جريان الدم في الدماغ ومستويات الأوكسجين أثناء النشاط العصبي عن طريق الحقول الكهرومغناطيسية. يتم إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي عموما باستخدام ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي التي تطبق حقول كهرومغناطيسية بقوة في حدود 3 [[تسلا (وحدة)|تسلا]] أو 7 [[تسلا (وحدة)|تسلا]]. الميزة الرئيسية لاستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي هي الدقة الحيزية المرتفعة. لهذا السبب تم تطبيق التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لتحديد المناطق النشطة في الدماغ.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Learned regulation of spatially localized brain activation using real-time fMRI
  | سنة=2004
  | doi=10.1016/j.neuroimage.2003.08.041
  | pmid=14741680
  | الأخير1=deCharms | الأول1=R.C.
  | الأخير2=Christoff | الأول2=K.
  | الأخير3=Glover | الأول3=G.H.
  | الأخير4=Pauly | الأول4=J.M.
  | الأخير5=Whitfield | الأول5=S.
  | الأخير6=Gabrieli | الأول6=J.D.E.
  | صحيفة=Neuroimage
  | المجلد=21
  | العدد=1
  | صفحات=436-443}}</ref> ومع ذلك فإن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي له دقة زمانية منخفضة (حوالي ثانية واحدة أو ثانيتين). بالإضافة لذلك فإن استجابة الدم الديناميكية لها تأخر فيزيولوجي من 3 إلى 6 ثواني.<ref name="principles_bci_fmri">{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Principles of a brain-computer interface (BCI) based on real-time functional magnetic resonance imaging (fMRI)
  | سنة=2004
  | doi=10.1109/TBME.2004.827063
  | pmid=15188865
  | الأخير1=Weiskopf | الأول1=Nikolaus
  | الأخير2=Mathiak | الأول2=Klaus
  | الأخير3=Bock | الأول3=Simon W.
  | الأخير4=Scharnowski | الأول4=Frank
  | الأخير5=Veit | الأول5=Ralf
  | الأخير6=Grodd | الأول6=Wolfgang
  | الأخير7=Goebel | الأول7=Rainer
  | الأخير8=Birbaumer | الأول8=Niels
  | صحيفة=IEEE Transactions on Biomedical Engineering
  | المجلد=51
  | العدد=6
  | صفحات=966-970}}</ref> لذلك فإن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي غير مناسب للتواصل السريع في نظم واجهة الدماغ والحاسوب وهو أيضا سريع التأثر جدا بحركة الرأس.

يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في نظم واجهة الدماغ والحاسوب عادة في قياس مدي ال[[تعلق بمستوى أكسجة الدم]] ([[:en:Blood-oxygen-level dependent|Blood Oxygen Level Dependent]]) أثناء النشاط العصبي.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Brain-machine interface via real-time fMRI: Preliminary study on thought-controlled robotic arm
  | سنة=2009
  | doi=10.1016/j.neulet.2008.11.024
  | pmid=19026717
  | الأخير1=Lee | الأول1=Jong-Hwan
  | الأخير2=Ryu | الأول2=Jeongwon
  | الأخير3=Jolesz | الأول3=Ferenc A.
  | الأخير4=Cho | الأول4=Zang-Hee
  | الأخير5=Yoo | الأول5=Seung-Schik
  | صحيفة=Neuroscience Letters
  | المجلد=450
  | العدد=1
  | صفحات=1-6}}</ref> على الرغم من أن إشارات التعلق بمستوى أكسجة الدم غير مباشرة الارتباط بالنشاط العصبي فإن العلاقة بينهم موجودة.
<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal
  | سنة=2001
  | pmid=11449264
  | الأخير1=Logothetis | الأول1=N.K.
  | الأخير2=Pauls | الأول2=J.
  | الأخير3=Augath | الأول3=M.
  | الأخير4=Trinath | الأول4=T.
  | الأخير5=Oeltermann | الأول5=A.
  | صحيفة=Nature
  | المجلد=412
  | العدد=6843
  | صفحات=150-157}}</ref>
يعتبر استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في تكنولوجيا واجهة الدماغ والحاسوب حديث نسبيا. قبل ظهور التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الفوري كانت عملية تسجيل نشاط الدماغ تقليديا تأخذ وقت طويل. وكانت البيانات المسجلة بالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي تعالج في وقت لاحق وتصبح النتائج متاحة بعد عدة ساعات أو أيام.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Real-time functional magnetic resonance imaging: Methods and applications
  | سنة=2007
  | pmid=17451904
  | الأخير1=Weiskopf | الأول1=N.
  | الأخير2=Sitaram | الأول2=R.
  | الأخير3=Josephs | الأول3=O.
  | الأخير4=Veit | الأول4=R.
  | الأخير5=Scharnowski | الأول5=F.
  | الأخير6=Goebel | الأول6=R.
  | الأخير7=Birbaumer | الأول7=N.
  | الأخير8=Deichmann | الأول8=R.
  | الأخير9=Mathiak | الأول9=K.
  | صحيفة=Magn. Reson. Imaging
  | المجلد=25
  | العدد=6
  | صفحات=989-1003}}</ref> بفضل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الفوري أصبح من المتاح استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في واجهات الدماغ والحاسوب.<ref name="principles_bci_fmri" /><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Applications of real-time fMRI
  | سنة=2008
  | doi=10.1038/nrn2414
  | pmid=18714327
  | الأخير1=deCharms | الأول1=R. Christopher
  | صحيفة=Nature Reviews Neuroscience
  | المجلد=9
  | العدد=9
  | صفحات=720-729}}</ref><ref>	{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Real-Time Classification of Activated Brain Areas for fMRI-Based Human-Brain-Interfaces
  | سنة=2008
  | doi=10.1117/12.769848
  | الأخير1=Moench | الأول1=Tobias
  | الأخير2=Hollmann | الأول2=Maurice
  | الأخير3=Grzeschik | الأول3=Ramona
  | الأخير4=Mueller | الأول4=Charles
  | الأخير5=Luetzkendorf | الأول5=Ralf
  | الأخير6=Baecke | الأول6=Sebastian
  | الأخير7=Luchtmann | الأول7=Michael
  | الأخير8=Wagegg | الأول8=Daniela
  | الأخير9=Bernarding | الأول9=Johannes
  | صحيفة=Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers: Belligham, WA, USA
  | المجلد=6916}}</ref> يتراوح معدل نقل المعلومات في واجهات الدماغ والحاسوب المعتمدة على التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ما بين 0.60 و 1.20 بت في الدقيقة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Information transfer rate in fMRI experiments measured using mutual information theory
  | سنة=2008
  | doi=10.1016/j.jneumeth.2007.06.027
  | pmid=17919734
  | الأخير1=Ward | الأول1=B. Douglas
  | الأخير2=Mazaheri | الأول2=Yousef
  | صحيفة=Journal of Neuroscience Methods
  | المجلد=167
  | العدد=1
  | صفحات=22-30}}</ref> تطبيقات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي خارج المعامل غير متوقع الوصل لها حاليا لأن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي يحتاج أجهزة ضخمة جدا وباهظة الثمن.

* '''المزايا:''' غير جراحية، دقة حيزية مرتفعة (1 مليمتر تقريبا).
* '''العيوب:''' باهظة التكلفة، غير قابلة للحمل (ضخمة جدا)، دقة زمانية منخفضة (ثانية واحدة تقريبا).

=== مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة ===

مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة هي طريقة [[مطيافية]] غير جراحية تستخدم ال[[الأشعة تحت الحمراء|أشعة تحت الحمراء]] لتفسير التغيرات المرصودة في ال[[أيض]] الدماغي أثناء النشاط العصبي. الأشعة تحت الحمراء تخترق عظام الجمجمة لعمق من 1 إلى 3 سم تقريبا، حيث تسمح الأشعة مخففة التركيز بقياس التغيرات في كثافة الأوكسي هيموغلوبين والديوكسي هيموغلوبين. لأن قدرة الأشعة على اختراق الدماغ غير عميقة فإن هذه الطريقة تصل فقط للطبقة الخارجية من قشرة الدماغ. أحد نواحي القصور في مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (بشكل مشابه للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي) هو طبيعة استجابة الدم الديناميكية حيث أن التغيرات في [[وعاء دموي|الأوعية الدموية]] تحدث بعد عدة ثواني من النشاط العصبي المرتبطة به.<ref name="bci_simpl_func_nis_act">	{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Brain-computer interface using a simplified functional near-infrared spectroscopy system
  | سنة=2007
  | doi=10.1088/1741-2560/4/3/007
  | pmid=17873424
  | الأخير1=Coyle | الأول1=S.M.
  | الأخير2=Ward | الأول2=T.E.
  | الأخير3=Markham | الأول3=C.M.
  | صحيفة=Journal of Neural Engineering
  | المجلد=4
  | العدد=3
  | صفحات=219-226}}</ref> الدقة الحيزية لمطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة قليلة نسبيا (في حدود 1 سم).<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Effects of source-detector distance of near infrared spectroscopy on the measurement of the cortical hemodynamic response in infants
  | سنة=2007
  | doi=10.1016/j.neuroimage.2007.07.050
  | pmid=17884584
  | الأخير1=Taga | الأول1=Gentaro
  | الأخير2=Homae | الأول2=Fumitaka
  | الأخير3=Watanabe | الأول3=Hama
  | صحيفة=NeuroImage
  | المجلد=38
  | العدد=3
  | صفحات=452-460}}</ref> على الرغم من ذلك فإن مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة تتميز بانخفاض التكلفة وقابلية الحمل ودقة زمانية مقبولة (في حدود 100 ميلي ثانية).<ref name="simu_record_er_trans_nir_optical_eeg">{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Simultaneous recording of event-related auditory oddball response using transcranial near infrared optical topography and surface EEG
  | سنة=2002
  | doi=10.1006/nimg.2002.1060
  | pmid=12169245
  | الأخير1=Kennan | الأول1=Richard P.
  | الأخير2=Horovitz | الأول2=Silvina G.
  | الأخير3=Maki | الأول3=Atsushi
  | الأخير4=Yamashita | الأول4=Yuichi
  | الأخير5=Koizumi | الأول5=Hideaki
  | الأخير6=Gore | الأول6=John C.
  | صحيفة=Neuroimage
  | المجلد=16
  | العدد=3
  | صفحات=587-592}}</ref>

على الرغم من أن مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة تعتبر طريقة جديدة نسبيا لقياس نشاط الدماغ فإنه من المتوقع أن تكون طريقة فعالة في تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب المستقبلية.<ref name="bci_simpl_func_nis_act" /><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=On the suitability of near-infrared (NIR) systems for next-generation brain-computer interfaces
  | سنة=2004
  | doi=10.1088/0967-3334/25/4/003
  | pmid=15382823
  | الأخير1=Coyle | الأول1=S.M.
  | الأخير2=Ward | الأول2=T.E.
  | الأخير3=Markham | الأول3=C.M.
  | الأخير4=McDarby | الأول4=G.
  | صحيفة=Physiological Measurement
  | المجلد=25
  | العدد=4
  | صفحات=815-822}}</ref> تقدم مطيافية الأشعة تحت الحمراء معدل نقل البيانات قليل حاليا (حوالي 4 بت في الدقيقة)، لكن من التوقع أن يزيد في المستقبل.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Towards a system-paced near-infrared spectroscopy brain-computer interface: Differentiating prefrontal activity due to mental arithmetic and mental singing from the no-control state
  | سنة=2011
  | doi=10.1088/1741-2560/8/6/066004
  | pmid=21975364
  | الأخير1=Power | الأول1=Sarah D.
  | الأخير2=Kushki | الأول2=Azadeh
  | الأخير3=Chau | الأول3=Tom
  | صحيفة=Journal of Neural Engineering
  | المجلد=8
  | العدد=6}}</ref> يمكن أن تكون هذه الطريقة بديل محتمل لأجهزة التخطيط الكهربي للدماغ، حيث أنها لا تتطلب جل موصل أو أقطاب كهربائية قابلة للتآكل. ومع ذلك فإن سرعة التواصل في واجهات الدماغ والحاسوب المعتمدة على مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة تكون محدودة بسبب التأخر في استجابة الدم الديناميكية. بعض الدراسات قد أوضحت إمكانية التعرف على الوظائف العقلية من خلال الاستجابات البصرية المستمدة من هذه الطريقة.<ref name="simu_record_er_trans_nir_optical_eeg" /><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Near infrared spectroscopy (NIRS): A new tool to study hemodynamic changes during activation of brain function in human adults
  | سنة=1993
  | doi=10.1016/0304-3940(93)90181-J
  | pmid=8361619
  | الأخير1=Villringer | الأول1=A.
  | الأخير2=Planck | الأول2=J.
  | الأخير3=Hock | الأول3=C.
  | الأخير4=Schleinkofer | الأول4=L.
  | الأخير5=Dirnagl | الأول5=U.
  | صحيفة=Neuroscience Letters
  | المجلد=154
  | العدد=1
  | صفحات=101-104}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Temporal classification of multichannel near-infrared spectroscopy signals of motor imagery for developing a brain–computer interface
  | سنة=2007
  | doi=10.1016/j.neuroimage.2006.11.005
  | pmid=17196832
  | الأخير1=Sitaram | الأول1=Ranganatha
  | الأخير2=Zhang | الأول2=Haihong
  | الأخير3=Guan | الأول3=Cuntai
  | الأخير4=Thulasidas | الأول4=Manoj
  | الأخير5=Hoshi | الأول5=Yoko
  | الأخير6=Ishikawa | الأول6=Akihiro
  | الأخير7=Shimizu | الأول7=Koji
  | الأخير8=Birbaumer | الأول8=Niels
  | صحيفة=Neuroimage
  | المجلد=34
  | العدد=4
  | صفحات=1416-1427}}</ref>

* '''المزايا:''' غير جراحية، قابلة للحمل، منخفضة التكلفة.
* '''العيوب:''' دقة حيزية منخفضة (5 مليمتر تقريبا)، دقة زمانية منخفضة (ثانية واحدة تقريبا).

== التحديات التي تواجه استخدام واجهات الدماغ والحاسوب في الحياة العملية ==

على الرغم من التطورات الحالية الهائلة في تكنولوجيا واجهات الدماغ والحاسوب فإنه لا يزال هناك العديد من التحديات التي تواجه تطبيقها في الحياة الواقعية،<ref>{{استشهاد بدورية محكمة
  | عنوان=Real-world applications for brain-computer interface technology
  | سنة=2003
  | doi=10.1109/TNSRE.2003.814433
  | pmid=12899263
  | الأخير1=Moore | الأول1=M.M.
  | صحيفة=IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering
  | المجلد=11
  | العدد=2
  | صفحات=162-165}}</ref> نذكر من هذه التحديات:

* معدل نقل البيانات منخفض جدا بالنسبة لمحادثات التفاعلية الطبيعية، حتى للأشخاص ذو الخبرة والانسجام مع نظم واجهة الدماغ والحاسوب.
* ارتفاع معدل الخطأ مما يزيد تعقيد عملية التفاعل.
* لا يمكن للأشخاص المصابين بصعوبات في الحركة استخدام نظم واجهات الدماغ والحاسوب بشكل مستقل، لأنها تحتاج لمساعدة في وضع الأقطاب الكهربائية أو أجهزة استقبال الإشارة قبل أن يتمكن الشخص المصاب من استخدمها.
* مستخدم واجهة الدماغ والحاسوب يمكنه إغلاق النظام باستخدام نشاط الدماغ، لكنه لن يكون قادر على تشغيله مرة أخرى باستخدام نشاط الدماغ فقط (وهي تسمى مشكلة "لمسة [[ميداس]]").
* التعامل مع تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب يتطلب تركيز فكري عالي، يمكن للمستخدمين الوصول له عادة في بيئة معملية هادئة لكن يصعب ذلك في الحياة الواقعية.

== طالع أيضاً ==

* [[دماغ بشري]]
* [[تصوير تشخيصي طبي|تصوير طبي]]
* [[تخطيط مغناطيسية الدماغ|تخطيط الدماغ المغناطيسي]]
* [[تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي]]
* [[مطيافية الأشعة تحت الحمراء]]

== المراجع ==
{{مراجع}}
{{واجهة الدماغ والحاسوب}}
{{علوم عصبية}}
{{ضبط استنادي}}
{{مصادر طبية}}
{{روابط شقيقة}}
{{شريط بوابات|تقانة|طب|علم الحاسوب|علوم عصبية}}

[[تصنيف:استعاضة]]
[[تصنيف:تفاعل الدماغ والحاسوب]]
[[تصنيف:تفاعل الإنسان مع الحاسوب]]
[[تصنيف:تقنيات واجهة المستخدم]]
[[تصنيف:غرسات (طب)]]
[[تصنيف:فيزياء طبية]]
[[تصنيف:مشاريع داربا]]
[[تصنيف:هندسة عصبية]]
[[تصنيف:واقع افتراضي]]
واجهة الدماغ والحاسوب  ويرمز لها اختصاراً BCI، هي طريقة للاتصال المباشر بين دماغ الإنسان والحاسوب دون الحاجة لاستخدام الأعضاء الجسدية الأخرى كالعضلات الطرفية، حيث تسمح واجهة الدماغ والحاسوب للإنسان أن يصدر أوامر لأي جهاز إلكتروني باستخدام نشاط الدماغ فقط. وهي تعتبر الطريقة الوحيدة للتواصل بالنسبة لكثير من الأشخاص الذين يعانون عدم القدرة على الحركة بشكل حاد.

لم تكن تكنولوجيا واجهة الدماغ والحاسوب جذابة للتحقيقات العلمية الجادة. وكثيرا ما رفضت فكرتها في الماضي لاعتبارها غريبة جدا وبعيدة. ومن ثم كانت الأبحاث في مجال نشاط الدماغ عادة ما تقتصر على تحليل الاضطرابات العصبية أو استكشاف وظائف الدماغ. ولكن مع التطور التكنولوجي فقد حدث تغيير جذري على مدى العقدين الماضيين. فبحوث واجهة الدماغ والحاسوب التي كنت تقتصر على ثلاث مجموعات فقط قبل 20 عاما وست إلى ثماني مجموعات قبل 10 أعوام هي الآن مجال مزدهر مع أكثر من 100 مجموعة بحثية نشطة في جميع أنحاء العالم. وزاد عدد المقالات العلمية المنشورة المتعلقة بالتكنولوجيا واجهة الدماغ والحاسوب بشكل كبير خلال العقد الماضي. ومن الملاحظ أنه خلال الفترة الأخيرة لم تعد الأبحاث في مجال واجهة الدماغ والحاسوب موجهة فقط للأشخاص الذين يعانون مشاكل في الحركة بل أصبحت أيضاً موجهة للمستخدم العادي من أجل تحسين استخدام الحاسوب.

 التاريخ 

بدأت البحوث حول واجهة الدماغ والحاسوب في عام 1970 في جامعة كاليفورنيا في لوس انجليس (جامعة كاليفورنيا) في إطار منحة من مؤسسة العلوم الوطنية.

وكان مجال البحث هو التركيز في المقام الأول على الأطراف الاصطناعية العصبية في التطبيقات التي تهدف إلى استعادة تلف السمع والبصر والحركة. بفضل اللدونة القشرية الملحوظة في الدماغ، وإشارات من أطراف اصطناعية التي يمكن زرعها، وبعد التكيف، يتم التعامل معها من قبل الدماغ مثل أجهزة الاستشعار أو المستجيب للقنوات الطبيعية. وبعد سنوات من التجارب على الحيوانات، ظهرت أول جهاز تم زرعه في البشر في منتصف عام 1990.

 التطبيقات 

بفضل أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ (لما توفره من سهولة الاستخدام وانخفاض التكلفة) أصبحت تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب أكثر تنوعاً وانتشاراً. ومن المأمول تحسين جودة الحياة للأشخاص المعاقين بشدة. وبالمثل، فإن الاهتمام الذي يعطيه مقدمي الرعاية سيكون أقل كثافة، وأقل تكلفة، مع جعل حياة الأقارب أقل مشقة. علاوة على ذلك، يحتمل أن تمثل تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب أداة قوية لإبراز المعلومات الخفية في ذهن المستخدم والتي لا يمكنه التعبير عنها.

تخدم تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب ثلاث مجموعات بشكل رئيسي. المجموعة الأولى تضم المرضى الذين يعانون فقدان كامل للقدرة على الحركة، ربما لأنهم في المراحل النهائية من مرض التصلب الجانبي الضموري أو يعانون من الشلل الدماغي الحاد. المجموعة الثانية تضم المرضى الذين يعانون شللاً شبه تام تقريباً، ولكن مع القدرة على تحريك بعض الأجزاء، مثل حركة العين أو وميض العين أو تحريك الشفة. المجموعة الثالثة من المستخدمين تضم الأشخاص المعافين جسدياً. واجهات الدماغ والحاسوب لديها القليل لتقدمه للمجموعة الثالثة، لأنه يمكنهم إرسال نفس المعلومات بشكل اسرع وأسهل عن طريق الواجهات الأخرى. على الرغم من ذلك فإن واجهات الدماغ والحاسوب تستخدم بشكل متزايد مع الأشخاص المعافين جسدياً في مجالات التسويق العصبي وألعاب الفيديو كأداه لاستخراج معلومات من المستخدم والتي لا يستطيع التعبير عنها من خلال الواجهات التقليدية. وبالمثل يمكن استخدام واجهات الدماغ والحاسوب لبعض الناس الذين يعانون من اضطرابات عصبية مثل الفصام أو الاكتئاب.

 التواصل 

تطبيقات واجهة الدماغ والحاسوب للتواصل تتعامل مع الإعاقة الشديدة في الاتصال الناتجة عن الأمراض العصبية. هذا النوع من التطبيقات ربما يمثل البحوث الأكثر إلحاحا في مجال واجهة الدماغ والحاسوب، وذلك لأن نشاط الاتصال أمر ضروري بالنسبة للبشر. التطبيقات لأغراض الاتصالات تقوم عادة بعرض لوحة مفاتيح افتراضية على الشاشة، حيث يقوم المستخدم بتحديد حرف من الأبجدية عن طريق واجهة الدماغ والحاسوب.

التطبيقات الهامة الأخرى من واجهات الدماغ والحاسوب المتعلقة بالاتصالات هي متصفحات الإنترنت التي تم تكييفها مع المستخدمين ذو الإعاقات الشديدة لأنه (على مدى العقد الماضي) أصبحت شبكة الإنترنت جزءا هاما جدا من الحياة اليومية.

 استعادة القدرة على الحركة 

تصغير|شخص يستخدم واجهة الدماغ والحاسوب للتحكم بذراع صناعي.

إصابة النخاع الشوكي أو الأمراض العصبية الأخرى المرتبطة مع فقدان الوظائف الحسية والحركية تقلل بشكل كبير جودة حياة المريض، وتسبب الاعتماد مدى الحياة على خدمات الرعاية المنزلية. استعادة الحركة قد تخفف من معانات المريض النفسية والاجتماعية. استعادة الحركة (مثل إمساك الأشياء) أمر ممكن في المرضى الذين يعانون شلل حاد من خلال أطراف صناعية عصبية (مثل ذراع روبوت) مع الاسترشاد بالتحفيز الكهربائي الوظيفي.

 التحكم البيئي 

أحد الأهداف الرئيسية لتطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب هو تحقيق أقصى قدر ممكن من الاستقلالية للمريض (على الرغم من أي إعاقة حركية). المرضى الذين يعانون من إعاقات حركية حادة غالبا ما يكونون مقعدين، ولهذا السبب تركز تطبيقات التحكم البيئي على السيطرة على الأجهزة المنزلية مثل التلفزيون والأضواء وأجهزة درجات الحرارة. وبجانب تحسين جودة حياة المرضى شديدي الإعاقة، فإن مهام مقدمي الرعاية ستكون أقل كثافة وتكلفة، وحياة أقاربهم ستكون أقل مشقة.

المثال التي تم تنفيذها بكثرة للتحكم البيئي هي مؤشر فأرة يقوم المستخدم بتحريكها يمينا ويسارا وإلى أعلى وأسفل باستخدام واجهة الدماغ والحاسوب (عادة أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ)، يمكن باستخدام ذلك التحكم في نظام تشغيل جهاز الحاسوب أو أي جهاز منزلي آخر.

 التنقل 

تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب التي تسمح للذوي الاحتياجات الخاصة التحكم في وسائل النقل تمثل مجالا هاما في استخداماتها. بفضل هذه التطبيقات، فإن الأشخاص الذين يعانون من الشلل النصفي أو ذوي الإعاقات الجسدية الأخرى يمكنهم دفع كرسي متحرك بشكل مستقل، مما يجعلهم أكثر استقلالية ويحسن جودة حياتهم.

 التسلية 

تصغير|شخص مصاب بشلل رباعي يستخدم واجهة الدماغ والحاسوب للتحكم بشخصية افتراضية.

كان لتطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب الموجهة نحو الترفيه أولوية أقل عادة في هذا المجال. حيث تركز الأبحاث في تكنولوجيا واجهات الدماغ والحاسوب عادة على التطبيقات المساعدة لذوي الاحتياجات الخاصة (مثل أجهزة الهجاء والتحكم في كرسي متحرك أو الأطراف الصناعية العصبية) بدلا من التطبيقات لأغراض الترفيه. ولكن خلال السنوات الأخيرة قد زاد الاهتمام بتطبيقات الترفيه بسبب التقدم الكبير في هذه التكنولوجيا. في الواقع، قد فتحت التحسينات في أداء واجهات الدماغ والحاسوب الطريق لتوسيع نطاق استخدامها للأشخاص الغير معاقين. فقد قدمت واجهات الدماغ والحاسوب طريقة جديدة للتفاعل بين الإنسان والآلة والتي قد تجعل ألعاب الفيديو أكثر تحديا وجاذبية. بالإضافة إلى ذلك، فإن واجهات الدماغ والحاسوب توفير وسيلة للوصول إلى انطباعات المستخدم عن أداء اللعبة معه، وبالتالي تحسين الألعاب من خلال المعلومات عن نشاط الدماغ. يمكن لواجهات الدماغ والحاسوب تحديد متى يشعر اللاعب بالملل أو القلق أو الإحباط وذلك بهدف استخدام هذه المعلومات لتصميم الألعاب في المستقبل.

 التسويق العصبي 

التسويق العصبي هو مجال جديد نسبيا من البحوث التي تطبق الأساليب العلمية العصبية لبحوث التسويق. قد يكون التسويق العصبي مصدرا للمعلومات أكثر دقة عن تفضيلات المستخدمين الغير واضحة، بدلا من بيانات دراسات بحوث التسويق التقليدية. تصوير الأعصاب قد يكشف معلومات خفية عن تفضيلات المستخدمين الحقيقية التي لا يمكن التعبير عنها صراحة. يمكن قياس استجابة الدماغ للإعلانات، وبالتالي يمكن قياس فعالية الحملات الإعلانية.

 الطب 

لردود فعل الشخص عند استخدام واجهة الدماغ والحاسوب القدرة على حث اللدونة القشرية، هذه القدرة قد تكون أساساً للعديد من التطبيقات الطبية. يمكن للمستخدمين السيطرة على مناطق انتقائية معينة في الدماغ عن طريق ردود الفعل العصبية، بهدف إحداث تغييرات سلوكية في الدماغ. ردود الفعل العصبية التي يوفرها نظام واجهة الدماغ والحاسوب قد تحسن الأداء الإدراكي ومهارات الكلام والعاطفة وإدارة الألم،		 كما قد استخدمت في علاج الاضطرابات النفسية (مثل الصرع ونقص الانتباه والفصام والاكتئاب وإدمان الكحول). من ناحية أخرى فإن تسجيلات إشارة الدماغ يمكن استخدامها في قياس وظائف الدماغ وتقييم حالتها في الصحة والمرض.

 كيفية العمل 

تهدف واجهة الدماغ والحاسوب إلى التعرف على أنماط معينة في إشارات الدماغ، وتتم هذه العملية عبر عدة خطوات متتابعة هي:

 تسجيل الإشارات: يتم فيها تسجيل إشارات الدماغ، مع إمكانية تقليل التشويش ومعالجة عيوب التسجيل في الإشارة.
 ما قبل المعالجة: يتم فيها تجهيز الإشارات بشكل يلائم عمليات المعالجة اللاحقة (أحيانا يتم دمجها في الخطوة السابقة).
 استخراج الصفات: يتم فيها تحويل إشارات الدماغ لمصفوفة تحتوي بيانات الصفات الهامة.
 التصنيف: يتم فيها تصنيف إشارات الدماغ (بالاعتماد على مصفوفة الصفات الهامة)، وترجمة ما يفكر فيه المستخدم.
 واجهة التطبيق: يتم فيها تحويل نتيجة التصنيف إلى أوامر مفهومة للأجهزة المتصلة بواجهة الدماغ والحاسوب.

 طرق قياس نشاط الدماغ 

من المعروف أن لكل منطقة في الدماغ وظائف محددة تقوم بها (فهناك منطقة مسئولة عن الذاكرة وأخرى عن الحركة الطرفية وغيرها). تعتمد واجهة الدماغ والحاسوب بشكل رئيسي على قياس نشاط الدماغ لمعرفة ما يفكر فيه المستخدم حاليا. يمكن رصد نوعين من أنشطة الدماغ هما:

 النشاط الفيزيولوجي الكهربي: وهو يتم توليده عن طريق المرسلات الكيميائية الكهربائية عند تبادل المعلومات بين الخلايا العصبية. تولد الخلايا العصبية تيارات أيونية تتدفق داخل وعبر المجمعات العصبية. ويمكن تقسيم الطرق المستخدمة لقياس هذا النشاط إلى:
 طرق جراحية: وفيها يتم زراعة مصفوفة أقطاب كهربية دقيقة داخل الجمجمة، وبالتالي يوجد الكثير من المخاطر بهذه الطرق. الجدير بالذكر أن كثير من الأبحاث تفرق بين نوعين من الطرق الجراحية: (أ) طرق جراحية جائرة Invasive حيث يتم زراعة مصفوفة الأقطاب الكهربية الدقيقة داخل المادة الرمادية بالمخ، (ب) طرق جراحية شبه جائرة Partially-invasive ويتم فيها زراعة مصفوفة الأقطاب الكهربية الدقيقة داخل الجمجمة ولكن تبقى خارج المخ أو المادة الرمادية، مما يعطي دقة أعلى من الطرق التي لا تحتاج جراحة ولكن بمخاطر أقل من طرق الجراحة الجائرة.
 طرق غير جراحية (أو غير جائرة Non-invasive): وفيها يتم تسجيل نشاط الدماغ بأجهزة خارجية دون إجراء أي عمليات جراحية (مثل وضع أقطاب كهربية على فروة الرأس أو استخدام الرنين المغناطيسي)، وبالتالي تكاد تنعدم المخاطر في هذه الطرق ولكن تقل الدقة كثيرا عن الطرق الجراحية.
 استجابة الدم الديناميكية: وهي العملية التي يقوم فيها الدم بتوصيل الجلوكوز للخلايا العصبية النشطة بمعدل أعلى من مناطق الخلايا العصبية الغير نشطة. ينتج عن توصيل الجلوكوز والأكسجين عبر مجرى الدم للخلايا النشطة وجود فائض من الأوكسي هيموغلوبين في أوعية المنطقة النشطة وبالتالي يحدث تغير ملحوظ بين النسبة الموضعية من الأوكسي هيموغلوبين إلى الديوكسي هيموغلوبين. الطرق المستخدمة في قياس هذا التغير تعتبر طرق غير مباشرة، لأنها تقيس استجابة الدم الديناميكية وهي (على عكس النشاط الفيزيولوجي الكهربي) غير مباشرة الارتباط مع نشاط الخلايا العصبية.

 التخطيط الكهربي للدماغ 

تقوم أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ بقياس النشاط الكهربي للدماغ والذي يحدث نتيجة تدفق التيار الكهربي أثناء الاستثارات المشبكية للتفرعات في الخلية العصبية وهي حساسة جدا لتأثيرات التيارات الثانوية.
يمكن بسهولة تسجيل إشارات التخطيط الكهربي للدماغ بطريقة غير جراحية من خلال وضع أقطاب كهربائية على فروة الرأس، كما تتميز أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ بانخفاض تكلفتها وقابليتها للحمل، كما أن لها دقة زمانية مرتفعة (تصل إلى 50 ميلي ثانية تقريبا، أي يمكن رصد إشارات الدماغ كل 50 ميلي ثانية). لهذه الأسباب فإنها تعتبر الطريقة الأوسع انتشارا لتسجيل نشاط الدماغ. ومع ذلك فإنها تعطي إشارات رديئة نسبيا (حيث أن الإشارات الملتقطة بواسطة الأقطاب الإلكترونية يجب أن تعبر من خلال عظام الجمجمة وفروة الرأس وعدد من الطبقات الأخرى)، كما أنها تعاني من ارتفاع معدل التشويش (الذي يحدث إما داخليا في الدماغ أو خارجيا على فروة الرأس أو بسبب حركة عضلات الوجه أو حركة العين)، فضلاً عن انخفاض الدقة الحيزية.

 المزايا: غير جراحية ومنخفضة التكلفة وقابلة للحمل ولها دقة زمانية مرتفعة (50 ميلي ثانية تقريبا).
 العيوب: انخفاض الدقة الحيزية (حوالي 10 مليمتر) وارتفاع معدل التشويش.

 التخطيط المغناطيسي للدماغ 

تصغير|استخدام جهاز التخطيط المغناطيسي للدماغ مع أحد المرضى.

التخطيط المغناطيسي للدماغ هو طريقة غير جراحية لتسجيل نشاط الدماغ المغناطيسي باستخدام الحث المغناطيسي. يقيس التخطيط المغناطيسي للدماغ تدفق التيارات الكهربائية عبر التفرعات داخل الخلايا العصبية والتي تنتج حقول مغناطيسية يمكن قياسها من خارج الرأس. العمليات الفيزيولوجيا العصبية التي تنتج إشارات التخطيط المغناطيسي للدماغ مطابقة للعمليات التي تنتج إشارات التخطيط الكهربي للدماغ. ومع ذلك فبينما أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ حساسة جدا لمصادر التيارات الثانوية، فأن أجهزة التخطيط المغناطيسي للدماغ حساسة أكثر لمصادر التيارات الرئيسية. تتميز أجهزة التخطيط المغناطيسي للدماغ بأن الحقول المغناطيسية أقل تأثرا بعظام الجمجمة وفروة الرأس من الحقول الكهربائية والتالي فإن التشويش الذي يحدث بها يكون أقل من أجهزة التخطيط الكهربي للدماغ.

يتم الكشف عن الحقول المغناطيسية بواسطة أجهزة واجهات الكم فائقة التوصيل، وهي حساسة جدا للإضرابات المغناطيسية التي تحدث بسبب نشاط الخلايا العصبية. المعدات الإلكترونية المستخدمة في قياس نشاط الدماغ المغناطيسي يتم تبريدها إلى حوالي −273 درجة مئوية لتسهيل عمل أجهزة الاستشعار فائقة التوصيل. أجهزة التخطيط المغناطيسي للدماغ تتطلب حماية فعالة من الواجهات الكهرومغناطيسية، لذلك يتم تركيب المعدات الإلكترونية داخل غرفة حماية مغناطيسية بحيث تخفف تأثيرات الحقول المغناطيسية من المصادر الخارجية.

 المزايا: غير جراحية، دقة حيزية أفضل (5 مليمتر تقريبا)، دقة زمانية مرتفعة (50 ميلي ثانية تقريبا)، انخفاض معدل التشويش.
 العيوب: باهظة الثمن، غير قابلة للحمل (ضخمة جدا).

 التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ 

التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ هو طريقة لقياس النشاط الكهربي في قشرة الدماغ عن طريق وضع أقطاب كهربائية مباشرة على سطح الدماغ. بالمقارنة بالتخطيط الكهربي للدماغ فإن التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ يعطي دقة زمانية وحيزية أعلى بالإضافة إلى سعة ذبذبات أعلى وحساسية أقل لعيوب التسجيل مثل وميض وحركة العين. ومع ذلك فإن التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ هي طريقة جراحية (غير جائرة) حيث تتطلب فتح عظام الجمجمة لزراعة شبكة أقطاب كهربائية مما يستلزم مجازفة صحية خطيرة. لهذا السبب فإن التجارب الأولى للتخطيط الكهربي لقشرة الدماغ تمت على الحيوانات. قامت تلك التجارب على الحيوانات أيضا بتقييم مدى استقرار الإشارات التي يمكن رصدها من الدماغ على المدى الطويل. أظهرت النتائج أن الأقطاب الكهربائية تحت الجافية يمكنها إعطاء إشارات مستقرة لعدة شهور. ومع ذلك فإن مدى استقرار الإشارات المرصودة لمدة طويلة الأجل غير واضح حاليا. بعض التجارب الحديثة على القرود أظهرت أن إشارات التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ يمكن أن تبقى بمستوى عالي لشهور بدون أي انحراف في الدقة أو إعادة التقييم. يمكن فك شفرة موضع اليد وزاوية مفاصل الزراع بنجاح أثناء الحركات الغير متزامنة. وقامت هذه الدراسات أيضا بتطوير بروتوكولات جراحية مصغرة لزراعة مجسات التخطيط الكهربي لقشرة الدماغ.

 المزايا: دقة زمانية مرتفعة جدا (3 ميلي ثانية تقريبا)، دقة حيزية مرتفعة جدا (1 مليمتر تقريبا)، سعة ذبذبة أعلى، معدل تشويش أقل.
 العيوب: تحتاج عملية جراحية.

 تسجيل الخلايا العصبية داخل قشرة الدماغ 

تسجيل الخلايا العصبية داخل قشرة الدماغ هو أسلوب تصوير عصبي يقيس النشاط الكهربي داخل المادة الرمادية في الدماغ. وهو طريقة جراحية (جائرة) حيث تستلزم زراعة مصفوفة أقطاب كهربية دقيقة داخل قشرة الدماغ لرصد إشارات جهد الفعل وحقول الجهد الكهربائي الموضعية من الخلايا العصبية.

يوفر تسجيل الخلايا العصبية داخل قشرة الدماغ دقة زمانية وحيزية مرتفعة بالمقارنة بالتخطيط الكهربي للدماغ. ومع ذلك فإن جودة الإشارات ربما تتأثر برد فعل المناعة في أنسجة الدماغ للأقطاب الدقيقة المزروعة فيها وبتغيرات حساسية الأقطاب الدقيقة التي ربما تدمر تدريجيا على مر الزمن.	 يمكن للمستخدم التأقلم مع هذه التغيرات البطيئة في حساسية الأقطاب الدقيقة بدون الحاجة لإعادة التدريب. ومع ذلك فمن الضروري إعادة تقييم حساسية الأقطاب الكهربائية المزروعة بشكل دوري.

 المزايا: دقة زمانية مرتفعة جدا (3 ميلي ثانية تقريبا)، دقة حيزية مرتفعة جدا (من 0.5 مليمتر إلى 0.05 مليمتر).
 العيوب: تحتاج عملية جراحية جائرة، الأقطاب الكهربائية الدقيقة المزروعة في الدماغ ربما تدمر تدريجيا، يجب إعادة تقييم حساسية الأقطاب الكهربائية المزروعة بشكل دوري.

 التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي 

تصغير|جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي هو طريقة غير جراحية لتصوير نشاط الدماغ وهي تحدد التغيرات الموضعية في حجم ومعدل جريان الدم في الدماغ ومستويات الأوكسجين أثناء النشاط العصبي عن طريق الحقول الكهرومغناطيسية. يتم إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي عموما باستخدام ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي التي تطبق حقول كهرومغناطيسية بقوة في حدود 3 تسلا أو 7 تسلا. الميزة الرئيسية لاستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي هي الدقة الحيزية المرتفعة. لهذا السبب تم تطبيق التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لتحديد المناطق النشطة في الدماغ. ومع ذلك فإن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي له دقة زمانية منخفضة (حوالي ثانية واحدة أو ثانيتين). بالإضافة لذلك فإن استجابة الدم الديناميكية لها تأخر فيزيولوجي من 3 إلى 6 ثواني. لذلك فإن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي غير مناسب للتواصل السريع في نظم واجهة الدماغ والحاسوب وهو أيضا سريع التأثر جدا بحركة الرأس.

يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في نظم واجهة الدماغ والحاسوب عادة في قياس مدي التعلق بمستوى أكسجة الدم (Blood Oxygen Level Dependent) أثناء النشاط العصبي. على الرغم من أن إشارات التعلق بمستوى أكسجة الدم غير مباشرة الارتباط بالنشاط العصبي فإن العلاقة بينهم موجودة.

يعتبر استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في تكنولوجيا واجهة الدماغ والحاسوب حديث نسبيا. قبل ظهور التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الفوري كانت عملية تسجيل نشاط الدماغ تقليديا تأخذ وقت طويل. وكانت البيانات المسجلة بالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي تعالج في وقت لاحق وتصبح النتائج متاحة بعد عدة ساعات أو أيام. بفضل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الفوري أصبح من المتاح استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في واجهات الدماغ والحاسوب.	 يتراوح معدل نقل المعلومات في واجهات الدماغ والحاسوب المعتمدة على التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ما بين 0.60 و 1.20 بت في الدقيقة. تطبيقات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي خارج المعامل غير متوقع الوصل لها حاليا لأن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي يحتاج أجهزة ضخمة جدا وباهظة الثمن.

 المزايا: غير جراحية، دقة حيزية مرتفعة (1 مليمتر تقريبا).
 العيوب: باهظة التكلفة، غير قابلة للحمل (ضخمة جدا)، دقة زمانية منخفضة (ثانية واحدة تقريبا).

 مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة 

مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة هي طريقة مطيافية غير جراحية تستخدم الأشعة تحت الحمراء لتفسير التغيرات المرصودة في الأيض الدماغي أثناء النشاط العصبي. الأشعة تحت الحمراء تخترق عظام الجمجمة لعمق من 1 إلى 3 سم تقريبا، حيث تسمح الأشعة مخففة التركيز بقياس التغيرات في كثافة الأوكسي هيموغلوبين والديوكسي هيموغلوبين. لأن قدرة الأشعة على اختراق الدماغ غير عميقة فإن هذه الطريقة تصل فقط للطبقة الخارجية من قشرة الدماغ. أحد نواحي القصور في مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (بشكل مشابه للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي) هو طبيعة استجابة الدم الديناميكية حيث أن التغيرات في الأوعية الدموية تحدث بعد عدة ثواني من النشاط العصبي المرتبطة به.	 الدقة الحيزية لمطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة قليلة نسبيا (في حدود 1 سم). على الرغم من ذلك فإن مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة تتميز بانخفاض التكلفة وقابلية الحمل ودقة زمانية مقبولة (في حدود 100 ميلي ثانية).

على الرغم من أن مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة تعتبر طريقة جديدة نسبيا لقياس نشاط الدماغ فإنه من المتوقع أن تكون طريقة فعالة في تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب المستقبلية. تقدم مطيافية الأشعة تحت الحمراء معدل نقل البيانات قليل حاليا (حوالي 4 بت في الدقيقة)، لكن من التوقع أن يزيد في المستقبل. يمكن أن تكون هذه الطريقة بديل محتمل لأجهزة التخطيط الكهربي للدماغ، حيث أنها لا تتطلب جل موصل أو أقطاب كهربائية قابلة للتآكل. ومع ذلك فإن سرعة التواصل في واجهات الدماغ والحاسوب المعتمدة على مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة تكون محدودة بسبب التأخر في استجابة الدم الديناميكية. بعض الدراسات قد أوضحت إمكانية التعرف على الوظائف العقلية من خلال الاستجابات البصرية المستمدة من هذه الطريقة.

 المزايا: غير جراحية، قابلة للحمل، منخفضة التكلفة.
 العيوب: دقة حيزية منخفضة (5 مليمتر تقريبا)، دقة زمانية منخفضة (ثانية واحدة تقريبا).

 التحديات التي تواجه استخدام واجهات الدماغ والحاسوب في الحياة العملية 

على الرغم من التطورات الحالية الهائلة في تكنولوجيا واجهات الدماغ والحاسوب فإنه لا يزال هناك العديد من التحديات التي تواجه تطبيقها في الحياة الواقعية، نذكر من هذه التحديات:

 معدل نقل البيانات منخفض جدا بالنسبة لمحادثات التفاعلية الطبيعية، حتى للأشخاص ذو الخبرة والانسجام مع نظم واجهة الدماغ والحاسوب.
 ارتفاع معدل الخطأ مما يزيد تعقيد عملية التفاعل.
 لا يمكن للأشخاص المصابين بصعوبات في الحركة استخدام نظم واجهات الدماغ والحاسوب بشكل مستقل، لأنها تحتاج لمساعدة في وضع الأقطاب الكهربائية أو أجهزة استقبال الإشارة قبل أن يتمكن الشخص المصاب من استخدمها.
 مستخدم واجهة الدماغ والحاسوب يمكنه إغلاق النظام باستخدام نشاط الدماغ، لكنه لن يكون قادر على تشغيله مرة أخرى باستخدام نشاط الدماغ فقط (وهي تسمى مشكلة "لمسة ميداس").
 التعامل مع تطبيقات واجهات الدماغ والحاسوب يتطلب تركيز فكري عالي، يمكن للمستخدمين الوصول له عادة في بيئة معملية هادئة لكن يصعب ذلك في الحياة الواقعية.

 طالع أيضاً 

 دماغ بشري
 تصوير طبي
 تخطيط الدماغ المغناطيسي
 تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي
 مطيافية الأشعة تحت الحمراء

 المراجع 

تصنيف:استعاضة
تصنيف:تفاعل الدماغ والحاسوب
تصنيف:تفاعل الإنسان مع الحاسوب
تصنيف:تقنيات واجهة المستخدم
تصنيف:غرسات (طب)
تصنيف:فيزياء طبية
تصنيف:مشاريع داربا
تصنيف:هندسة عصبية
تصنيف:واقع افتراضي