Studerer sjåføradferd med fMRI

Skanner sjåfører med fMRI

Med funksjonell MR og kjøresimulering ser tyske hjerneforskere på hva som skjer i hjernen hos sjåfører. Hensikten er å utvikle systemer som varsler sjåførene når de ikke er oppmerksomme nok.

TEKST: TONE AGUILAR

– Ved å overvåke sjåførers hjerne med funksjonell MR, ser vi på hvordan vi kan sammenstille hjernens reaksjoner med andre fysiologiske prosesser som hjertefrekvens og pupillenes reaksjon, sier Klaus Mathiak til Hold Pusten.

Han er leder for Psykonevrobiologi og rådgiver ved Avdeling for psykosomatisk medisin ved universitetssykehuset i Aachen i Tyskland, Uniklinik RWTH Aachen, og han står bak hjerneforskningen i prosjektet.

Mathiak forklarer at de ønsker å bruke de fysiologiske målingene for å aktivere kjøreassistenten slik at den tar over eller sier i fra når sjåførene mister oppmerksomheten.

Forskerne samarbeider med Ford, en pressemelding fra dem uttaler forskningsingeniør ved Research and Advanced Engineering i Ford Europa, Stefan Wolter, at hjernen behandler enorme mengder informasjon når vi kjører bil, og at det å raskt kunne påvise når sjåfører blir slitne eller tenker på andre ting, kan være helt avgjørende for trafikksikkerheten.

Virtuell virkelighet

I studien bruker de virtuell virkelighet for å simulere kjøring blant deltakerne mens de befinner seg inne i MR-maskinen. – Vi har jobbet et par tiår med denne type simulering inne i MR-skanneren, sier Mathiak.

Han forklarer videre at simuleringen er som et dataspill, og at de har gode data på at denne virtuelle virkeligheten oppleves svært lik en reell situasjon for personene.

Simuleringen plasserer blant annet sjåførene i situasjoner hvor de må ta ulike valg som å velge riktig felt eller å kjøre forbi.

Og mens de befinner seg i disse virtuelle situasjonene, tas det MR-bilder, og det festes elektroder til dem som blant annet måler puls, hjertefrekvens, hudens konduktans, og temperatur. – Det er hovedsakelig T2*-vektet funksjonell MR vi tar, forteller Mathiak og fortsetter: – Og vi ser spesielt på forskjeller i blodgjennomstrømmingen og oksygenering av blodet.

De tar også multiecho-, multiband- og parallelle EPI-sekvenser.

Etter to timer i MR-skanneren har de en stor mengde bildedata og fysiologiske målinger for hver enkelt person som de setter sammen.

Et fingeravtrykk kan fortelle

– Ved simuleringen ser vi at ulike nettverk i hjernen aktiveres, forteller Mathiak. – Vi oppdager ingen nye nettverk, men vi stadfester at vi med kjøresimulering kan aktivere nettverkene som finnes.

De simulerer både vanlig kjøring og kjøring med førerassistert teknologi. – Vi kan derfor også se når sjåføren er i ferd med å sovne eller ikke er oppmerksom nok, og hvordan han reagerer på alarmer og stimuli som tar sikte på å vekke oppmerksomheten hans, sier forskeren.

For eksempel simulerer de situasjoner med forbikjøring, og med hjelp av de ulike målingene kan de se om sjåføren følger med på begge sider. – En av tingene vi jobber med, er å

ILLUSTRASJONSFOTO: FUJJI/ISTOCK

aktivere alarmer fra henholdsvis høyre og venstre side, alt etter hvor føreren ikke er oppmerksom nok, fortsetter han.

Hovedmålet med dette forskningssamarbeidet, påpeker Mathiak, er å gjøre forskningen anvendelig i bilene i virkelighetens kjøresituasjoner.

Ved å sammenstille MR-bildene og de fysiologiske dataene de har, skal de ved enkle målinger vite hva som skjer i hjernen. – Vi arbeider nå med å utvikle teknologi hvor fingeravtrykk kan måle puls, hudens konduktans og temperatur, sier han. – Vi kombinerer alle disse målingene og får spesifikk informasjon som gjør at vi kan sammenstille det med reaksjoner i hjernen og slik vite hvor årvåken sjåføren er og om han responderer som han skal. Når disse fysiologiske målingene indikerer at føreren ikke er oppmerksom nok eller er i ferd med å sovne, aktiveres alarmer i bilen. – Intensiteten i alarmene øker hvis det er behov for at sjåføren reagerer raskt, forteller forskeren. – Som for eksempel hvis en bil kjører forbi og signalene viser at sjåføren ikke har lagt merke til dette.

Begynner å få øynene opp for nevrovitenskapen

Forsker ved Mobilitet og samfunnsøkonomi ved Sintef, Dagfinn Moe, sier til Hold Pusten at forskningssamarbeidet mellom Ford og de tyske hjerneforskerne er veldig interessant. – Man begynner å få øynene opp for nevrovitenskapen, og man begynner å forstå mange ting mye bedre enn man har gjort før takket være teknologi for å registrere ting, uttaler han.

Moe har utført flere forskningsstudier knyttet til trafikksikkerhet. Blant annet utførte han i samarbeid med Center for Cognitive Neuroscience (CCN) i Åbo i Finland en studie for noen år tilbake hvor de ved hjelp av funksjonell MR avdekket at hjernen til

Dagfinn Moe.

FOTO: SINTEF

personer som liker fart og spenning, fungerer annerledes enn hos andre. I studien brukte de dataspill hvor deltakerne skulle kjøre gjennom lyskryss hvor de fikk gult lys. – Og så laget vi en konkurransesituasjon ut av dette, og de som gambler, tok sjansen på å kjøre på gult lys fordi de ønsker å vinne konkurransen, hvilket er typisk for de som er mer risikovillige, forteller han. – De som gamblet og kjørte på gult lys, hadde også likt å gjøre risikofylte ting da de var barn og unge, og de hadde utviklet en hjerne som var mer fleksibel der deler av det nevrale nettverket var bedre koblet sammen, eksempelvis i prefrontal cortex.

Kritiske sekund

Moe har også gjort studier hvor de har sett på føreres konsentrasjon. – Øynenes bevegelse sier noe om konsentrasjonen og gir indikasjoner for når sjåføren må skjerpe seg, sier han.

De brukte derfor blikkpunktkamera som registrerte sjåførenes blikkbruk mens de kjørte. – Disse studiene ble gjort ute i trafikken, derfor kunne vi ikke bruke MR, presiserer Moe. Men ved å filme blikket prøvde de å avdekke oppmerksomhetsmønstre som sier noe om de kognitive prosessene. – Som for eksempel det å planlegge ting og ikke minst det å predikere, for det er det som er hjernens verktøy nummer én, det å predikere hva som skal skje i løpet av de neste sekundene, sier han. – Og når du er i en situasjon med høy fart og bevegelse, så er de neste sekundene kritiske.

Sintef-forskeren understreker derfor at han synes det er flott at Ford og de tyske hjerneforskerne prøver å koble førers oppmerksomhet og avgjørelser i trafikken opp til nevrovitenskap og de kognitive funksjonene våre. – For selv om mange av de førerstøttede systemene vi har i dag, er veldig bra, så har man ikke algoritmer som leser verden rundt eller som kan erstatte menneskets oppmerksomhet og helhetsforståelse av situasjonen, poengterer han.

Vil se det i bilene

Det vil si at til tross for den førerassisterte teknologien så er og blir sjåførens årvåkenhet i trafikken viktig. – Og den store utfordringen er hvordan man kan forene kapasitetene til mennesket med algoritmene i de førerstøttede systemene, understreker han. – Samt hvordan vi med forståelsen vi har av menneskets hjerne, kan bruke dette for å avsløre når de menneskelige kapasitetene er i ferd med å svikte.

Og her er vi ved kjernen i Mathiak og kollegenes forskning. – Nå er Ford i gang, men jeg er sikker på at også de andre bilfabrikantene har begynt å tenke i denne retningen, sier Moe. – Så sensorer som varsler dette, vil komme, og i løpet av de neste fem årene har vi kanskje kommet et stykke lenger.

Mathiak på sin side sier den største motivasjonen til å drive med denne type hjerneforskning er å se at forskningen konkretiseres i anvendt teknologi i bilene. – Det gjenstår å se at bilene bruker teknologien vi utvikler, sier han. – Men det vil komme. n post@holdpusten.no

Klaus Mathiak.

FOTO: KRYSTYNA MATHIAK