Razgovor s rodbinom, igranje računalne igrice i upravljanje protezom - sve se to može čak i učiniti
Kako se paralizirani ljudi vraćaju normalnom životu?
James Johnson se nada da će jednog dana moći sjestiponovno za volanom. Ako to čini, onda samo koristeći snagu svojih misli. U ožujku 2017. Johnson je u nesreći slomio vrat i ostao gotovo potpuno paraliziran od ramena prema dolje.
Johnsonovi rehabilitacijski stručnjaci upoznali su ga sistraživači s Kalifornijskog instituta za tehnologiju (Caltech) u Pasadeni. Pozvan je da se pridruži kliničkom ispitivanju sučelja mozak-računalo (BCI ili BCI).
Najprije je bio podvrgnut neurokirurškoj operaciji iugradio dvije mreže elektroda u moždanu koru. Ove elektrode bilježe aktiviranje neurona u mozgu. Zatim, istraživači koriste algoritme za dešifriranje njegovih misli i namjera. Sustav zatim koristi Johnsonovu moždanu aktivnost za upravljanje računalnim aplikacijama ili da mu pomogne u kretanju u određenom smjeru.
Prvi put kad je Johnson upotrijebio sučelje mozak-računalo, implantirano u studenom 2018., mogao je pomicati kursor po ekranu. Da biste to učinili, samo ste morali razmisliti o tome.
Od tada, Johnson koristi BCI za kontrolurobotsku ruku za igranje video igrica i vožnju simuliranog automobila u virtualnoj stvarnosti. Johnson je jedan od 35 ljudi kojima je BCI dugoročno ugrađen u mozak. Samo oko 12 laboratorija provodi takva istraživanja, ali taj broj raste.
Koliko dobro uređaji čitaju misli i pomažu vam da učinite ono što želite?
Tijekom proteklih pet godina, niz vještina kojemože se obnoviti korištenjem BCI značajno se proširio. Upravo 2021. godine znanstvenici su opisali slučaj u kojem je pacijent koristio robotsku ruku koja je slala senzorne povratne informacije izravno u njegov mozak. Također govorna proteza za one koji su izgubili sposobnost govora zbog moždanog udara. I čovjeka koji je mogao komunicirati rekordnom brzinom zamišljajući da piše rukom.
Može li se govor vratiti?
“Jedna od najozbiljnijih posljedica ozljede mozga je gubitak sposobnosti komunikacije”, kaže Edward Chang, neurokirurg i neuroznanstvenik sa Sveučilišta Kalifornija u San Franciscu.
Na početku rada s BCI-jem sudionici su se mogli kretatipokazivač na zaslonu računala, zamišljajući kretanje svoje ruke i kako pritišću tipke. Takva komunikacija temeljena na pokazivaču omogućila je prijenos približno 40 znakova u minuti - rekord je 2017. postavio tim koji je predvodio Krishna Shena, neuroznanstvenik sa Sveučilišta Stanford u Kaliforniji.
Zatim je 2021. ista grupa izvijestila o novom pristupu u kojem je član, Dennis Degrare, uspio prenijeti dvostruko više znakova.
Shenoyin kolega - Frank Willett - predložio je Degrayuzamislite kako piše riječi rukom dok istraživači proučavaju podatke iz njegovog motoričkog korteksa. Sustav je ponekad imao poteškoća s raščlanjivanjem signala koji su se odnosili na slova koja su vizualno slična slovu - r, n i h, ali općenito je mogao lako identificirati sva slova.
Algoritam dekodiranja pokazao je točnost od 95%, ali kada se koristi auto-korekcija, slično kao kod običnog pametnog telefona, točnost se povećala na 99%.
Ali postoji još jedan način prenošenja informacija.Edward Chang, neurokirurg i neuroznanstvenik sa Kalifornijskog sveučilišta u San Franciscu, osmislio je pristup koji se usredotočuje na govor, a ne na pisanje. Baš kao što se tekst sastoji od pojedinačnih slova, govor se sastoji od pojedinačnih jedinica koje se nazivaju fonemi. U engleskom jeziku postoji oko 50 fonema: svaki se može dobiti određenim pokretom vokalnog trakta, jezika i usana.
Changova grupa prvo je radila na proučavanju dijelaMozak koji stvara foneme, a time i govor, slabo je razumljivo područje koje se naziva dorzalni laringealni korteks. Istraživači su stvorili sustav za dekodiranje govora koji prikazuje korisnikove dekodirane signale kao tekst na ekranu. Grupa je 2021. izvijestila da je uređaj omogućio osobi da komunicira pomoću unaprijed određenog skupa od 50 riječi. Brzina je bila 15 riječi u minuti.
U ovom slučaju znanstvenici nisu zabilježili podatke izpojedinačni neuroni. Umjesto toga, koristili su elektrode postavljene na površinu moždane kore, koje detektiraju prosječnu aktivnost svih neurona. Signali nisu tako točni kao oni s elektroda ugrađenih u moždanu koru, ali pristup je manje invazivan.
Postoje li takvi uređaji u javnom vlasništvu?
Danas većina implantatakoji bilježi aktivnost pojedinih neurona, izradio je Blackrock Neurotech. Oni su programeri medicinskih uređaja sa sjedištem u Salt Lake Cityju. Ali tijekom proteklih sedam godina, komercijalni interes za BCI dramatično je porastao. Na primjer, 2016. godine poduzetnik Elon Musk pokrenuo je NeuraLynx u San Franciscu kako bi razvio sličan uređaj. Tvrtka je prikupila 363 milijuna dolara.
Predsjednik uprave Blackrock NeurotechaFlorian Solzbacher rekao je da želi izbaciti BCI sustav na tržište u roku od godinu dana. U studenom 2021. američka Uprava za hranu i lijekove (FDA), koja regulira medicinske uređaje, pokrenula je ubrzani postupak pregleda za proizvode tvrtke kako bi ih lakše plasirali na tržište. Možda će njihovo sučelje postati prvi masovni proizvod na ovom području.
Što je sljedeće?
Stručnjaci naglašavaju da programerikomercijalni BCI uređaji morat će raditi bez ikakvog stručnog nadzora mjesecima ili čak godinama. Također je važno osigurati da sučelje jednako dobro funkcionira za svakog korisnika.
Također su istaknuli da će napredak u strojnom učenju pomoći u rješavanju prvog problema. Ali postići univerzalnu učinkovitost bez obzira na korisnika je teži zadatak.
Uz to, etičari to naglašavajuda bi korisnici trebali zadržati potpunu kontrolu nad podacima uređaja. Suvremene tehnologije ne mogu dešifrirati privatne misli ljudi, no programeri će imati podatke o svim dijalozima korisnika, kao i važne podatke o zdravlju njihova mozga. Napominje se da je IMC nova vrsta rizika kibernetičke sigurnosti.
Čitaj više:
Lovi se stoljećima: što znamo o planetu Vulkan pored Sunca
Fizičari su eksperimentalno potvrdili novi temeljni zakon za tekućine
Astronomi su pronašli izvor tajanstvenih radijskih praska koji dolaze iz svemira