Povídání s příbuznými, hraní počítačových her a ovládání protézy – to vše lze dokonce zvládnout
Jak se paralyzovaní lidé vracejí do normálního života?
James Johnson doufá, že si jednou bude moci sednoutznovu za volant. Pokud to udělá, pak jedině pomocí síly svých myšlenek. V březnu 2017 si Johnson při nehodě zlomil vaz a zůstal téměř úplně ochrnutý od ramen dolů.
Johnsonovi rehabilitační specialisté ho seznámilivědci z Kalifornského technologického institutu (Caltech) v Pasadeně. Byl pozván, aby se připojil ke klinickému testu rozhraní mozek-počítač (BCI nebo BCI).
Nejprve podstoupil neurochirurgickou operaci aimplantoval dvě mřížky elektrod do mozkové kůry. Tyto elektrody zaznamenávají palbu neuronů v mozku. Dále výzkumníci používají algoritmy k dešifrování jeho myšlenek a záměrů. Systém pak využívá Johnsonovu mozkovou aktivitu k ovládání počítačových aplikací nebo k tomu, aby mu pomohl pohybovat se určitým směrem.
Když Johnson poprvé použil rozhraní mozek-počítač, implantované v listopadu 2018, dokázal pohybovat kurzorem po obrazovce. Abyste to udělali, museli jste o tom jen přemýšlet.
Od té doby Johnson používá ke kontrole BCIrobotické rameno pro hraní videoher a řízení simulovaného auta ve virtuální realitě. Johnson je jedním z 35 lidí, kterým byl BCI implantován do mozku dlouhodobě. Takové studie provádí jen asi 12 laboratoří, ale toto číslo roste.
Jak dobře zařízení čtou myšlenky a pomáhají vám dělat to, co chcete?
Za posledních pět let se rozsah dovedností, kterélze obnovit pomocí BCI se výrazně rozšířil. Právě v roce 2021 vědci popsali případ, kdy pacient použil robotickou ruku, která posílala senzorickou zpětnou vazbu přímo do jeho mozku. Také protetické řečové zařízení pro ty, kteří ztratili schopnost mluvit v důsledku mrtvice. A muž, který dokázal komunikovat rekordní rychlostí a přitom si představoval, že píše rukou.
Dá se řeč obnovit?
„Jedním z nejvážnějších důsledků poranění mozku je ztráta schopnosti komunikovat,“ říká Edward Chang, neurochirurg a neurolog z Kalifornské univerzity v San Franciscu.
Na začátku práce s BCI se mohli účastníci pohybovatkurzor na obrazovce počítače, představující pohyb jejich ruky a způsob, jakým mačkají klávesy. Tato komunikace založená na kurzoru byla schopna přenášet přibližně 40 znaků za minutu, což je rekord dosažený v roce 2017 týmem vedeným Krishna Shenou, neurovědcem ze Stanfordské univerzity v Kalifornii.
Poté, v roce 2021, stejná skupina oznámila nový přístup, ve kterém její člen, Dennis Degrare, dokázal předat dvakrát tolik postav.
Shenoyův kolega - Frank Willett - navrhl Degrayovipředstavte si, jak píše slova ručně, zatímco výzkumníci studují data z jeho motorické kůry. Systém měl někdy problém analyzovat signály, které se týkaly písmen vizuálně podobných písmenu - r, n a h, ale obecně dokázal snadno identifikovat všechna písmena.
Algoritmus dekódování ukázal přesnost 95 %, ale při použití automatické opravy, podobné té v běžném smartphonu, se přesnost zvýšila na 99 %.
Ale existuje i jiný způsob, jak předávat informace.Edward Chang, neurochirurg a neurovědec z Kalifornské univerzity v San Franciscu, přišel s přístupem, který se zaměřuje spíše na mluvení než na psaní. Stejně jako text se skládá z jednotlivých písmen, řeč se skládá z jednotlivých jednotek nazývaných fonémy. V angličtině existuje asi 50 fonémů: každý lze získat určitým pohybem vokálního traktu, jazyka a rtů.
Changova skupina nejprve pracovala na studiu částiMozek, který vytváří fonémy, a tedy i řeč, je špatně pochopená oblast zvaná dorzální laryngeální kortex. Vědci vytvořili systém dekódování řeči, který zobrazuje dekódované signály uživatele jako text na obrazovce. V roce 2021 skupina uvedla, že zařízení umožnilo osobě komunikovat pomocí předem určené sady 50 slov. Rychlost byla 15 slov za minutu.
V tomto případě vědci nezaznamenali data zjednotlivé neurony. Místo toho použili elektrody umístěné na povrchu mozkové kůry, které detekují průměrnou aktivitu všech neuronů. Signály nejsou tak přesné jako signály z elektrod implantovaných do mozkové kůry, ale přístup je méně invazivní.
Existují taková zařízení ve veřejné doméně?
Dnes většina implantátůkteré zaznamenávají aktivitu jednotlivých neuronů, vytvořila společnost Blackrock Neurotech. Jsou vývojáři zdravotnických zařízení se sídlem v Salt Lake City. Za posledních sedm let však komerční zájem o BCI dramaticky vzrostl. Například v roce 2016 spustil podnikatel Elon Musk v San Franciscu NeuraLynx, aby vyvinul podobné zařízení. Společnost získala 363 milionů dolarů.
Předseda představenstva Blackrock NeurotechFlorian Solzbacher uvedl, že chce systém BCI uvést na trh do jednoho roku. V listopadu 2021 zahájil americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA), který reguluje zdravotnické prostředky, zrychlený proces přezkoumání produktů společnosti, aby bylo snazší je uvést na trh. Snad se jejich rozhraní stane prvním masovým produktem v této oblasti.
Co bude dál?
Odborníci zdůrazňují, že vývojářikomerční BCI zařízení budou muset fungovat bez jakéhokoli odborného dohledu měsíce nebo dokonce roky. Je také důležité zajistit, aby rozhraní fungovalo stejně dobře pro každého uživatele.
Poznamenali také, že pokrok ve strojovém učení pomůže vyřešit první problém. Ale dosáhnout univerzální účinnosti bez ohledu na uživatele je obtížnější úkol.
To navíc zdůrazňují eticiže by si uživatelé měli ponechat plnou kontrolu nad daty zařízení. Moderní technologie nedokážou rozluštit soukromé myšlenky lidí, nicméně vývojáři budou mít k dispozici data o všech dialozích uživatele a také důležitá data o zdraví jejich mozku. Je třeba poznamenat, že IMC je nový typ rizika kybernetické bezpečnosti.
Přečtěte si více:
Loví se po staletí: co víme o planetě Vulcan vedle Slunce
Fyzici experimentálně potvrdili nový základní zákon pro kapaliny
Astronomové našli zdroj záhadných rádiových výbuchů, které pocházejí z vesmíru