Dựa trên đa tạp thần kinh của mỗi người, các nhà khoa học xây dựng ba hệ thống điều khiển trò chơi bằng não khác nhau.

Hệ thống thứ nhất sử dụng các kiểu hoạt động thần kinh mạnh nhất và tự nhiên nhất của não, được gọi là ánh xạ trực quan (intuitive mapping). Hệ thống thứ hai khai thác các kiểu hoạt động ít nổi bật hơn nhưng vẫn nằm trong phạm vi tự nhiên của não, gọi là nhiễu trong đa tạp (within-manifold perturbation). Hệ thống thứ ba yêu cầu não tạo ra các kiểu hoạt động mà bình thường nó không bao giờ sinh ra, gọi là nhiễu ngoài đa tạp (outside-manifold perturbation).

Tiếp đó, nhóm nghiên cứu xây dựng một hệ thống phản hồi khép kín, có khả năng phân tích ảnh chụp não mới sau mỗi 2 giây, rồi ngay lập tức chuyển đổi tín hiệu thần kinh thành lệnh điều khiển nhân vật trong trò chơi.

Trong ba phiên còn lại, người tham gia phải điều khiển nhân vật chỉ bằng suy nghĩ, mỗi phiên tương ứng với một trong ba phương pháp ánh xạ nói trên.

Học nhanh hơn nhờ tuân theo cấu trúc tự nhiên của não

Kết quả cho thấy khi BCI hoạt động dựa trên đa tạp thần kinh tự nhiên, người tham gia có thể học cách điều khiển nhân vật chỉ trong chưa đầy một giờ, thậm chí một số người còn làm được nhanh hơn đáng kể.

Ngược lại, khi hệ thống yêu cầu các kiểu hoạt động nằm ngoài cấu trúc tự nhiên của não, người tham gia gần như không thể học được trong cùng khoảng thời gian.

Những thay đổi này không chỉ thể hiện ở hành vi mà còn xuất hiện ngay trong hoạt động của não.

Khi học cách sử dụng BCI, não bộ tự tái tổ chức các kiểu hoạt động của mình để phù hợp hơn với yêu cầu của hệ thống.

Trong một số điều kiện, mức độ tái tổ chức này còn dự đoán được hiệu quả điều khiển của người tham gia.

Đáng chú ý, sự thay đổi không chỉ diễn ra ở những vùng não được nghiên cứu mà còn lan rộng sang các mạng lưới thần kinh khác, cho thấy việc học sử dụng BCI có thể tác động đến toàn bộ hệ thống hoạt động của não.

"Đa tạp thần kinh vừa là một giới hạn, vừa là một cơ hội. Nó quyết định con người có thể học được điều gì và học nhanh đến mức nào."

Đó là nhận định của Nick Turk-Browne, Giám đốc Viện Wu Tsai và Giáo sư Tâm lý học tại Đại học Yale, đồng thời là đồng tác giả của nghiên cứu.

Theo nhóm nghiên cứu, phát hiện này có thể giải thích vì sao một số kỹ năng dễ học hơn những kỹ năng khác.

Sự thành công không chỉ phụ thuộc vào nỗ lực hay năng lực của mỗi người, mà còn phụ thuộc vào mức độ phù hợp giữa nhiệm vụ cần học với cấu trúc thần kinh vốn có của não bộ.

Mở ra triển vọng cho sức khỏe tâm thần và nâng cao năng lực con người

Ý nghĩa của nghiên cứu vượt xa phạm vi các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Trong lĩnh vực sức khỏe tâm thần, kết quả cho thấy các rối loạn như trầm cảm hay lo âu có thể được điều trị hiệu quả hơn nếu các phương pháp can thiệp từng bước làm việc cùng với các kiểu hoạt động tự nhiên của não, thay vì cố gắng thay đổi hoàn toàn chúng.

Nghiên cứu cũng có thể góp phần tạo ra những hệ thống BCI đáng tin cậy hơn dành cho người bị suy giảm khả năng vận động hoặc giao tiếp.

Ở phạm vi rộng hơn, công trình này còn mở ra khả năng nâng cao năng lực nhận thức của những người khỏe mạnh thông qua các phương pháp huấn luyện được thiết kế phù hợp với cách tổ chức tự nhiên của não bộ.