Rokonokkal való beszélgetés, számítógépes játék és protézis vezérlése – mindezt akár meg is lehet csinálni
Hogyan térnek vissza a bénult emberek a normális életbe?
James Johnson reméli, hogy egyszer leülhetújra volán mögé. Ha ezt teszi, akkor csak a gondolatai erejét használja. 2017 márciusában Johnson egy balesetben eltörte a nyakát, és válltól lefelé szinte teljesen lebénult.
Johnson rehabilitációs szakemberei mutatták bea pasadenai California Institute of Technology (Caltech) kutatói. Felkérték, hogy csatlakozzon egy agy-számítógép interfész (BCI vagy BCI) klinikai vizsgálatához.
Először idegsebészeti műtéten esett át ésbeültetett két elektróda rácsot az agykéregbe. Ezek az elektródák rögzítik a neuronok tüzelését az agyban. Ezután a kutatók algoritmusokat használnak gondolatainak és szándékainak megfejtésére. A rendszer ezután Johnson agyi tevékenységét használja fel számítógépes alkalmazások működtetésére, vagy arra, hogy segítsen neki egy bizonyos irányba elmozdulni.
Amikor Johnson először használta a 2018 novemberében beültetett agy-számítógép interfészt, képes volt a kurzort a képernyő körül mozgatni. Ehhez csak gondolni kellett.
Azóta Johnson a BCI-t használja az irányításraegy robotkar videojátékokhoz és szimulált autó vezetéséhez a virtuális valóságban. Johnson egyike annak a 35 embernek, akiknek hosszú távon BCI-t ültettek be az agyukba. Csak körülbelül 12 laboratórium végez ilyen vizsgálatokat, de ez a szám növekszik.
Mennyire jól olvassák az eszközök a gondolatokat, és mennyire segítenek abban, hogy azt tegye, amit akar?
Az elmúlt öt évben a készségek köre, hogyvisszaállítható a BCI segítségével jelentősen bővült. A tudósok éppen 2021-ben írtak le egy esetet, amikor egy páciens egy robotkart használt, amely szenzoros visszajelzést küldött közvetlenül az agyába. Szintén beszédprotézis eszköz azoknak, akik agyvérzés miatt elvesztették beszédkészségüket. És egy ember, aki rekordsebességgel tudott kommunikálni, miközben azt képzelte, hogy kézzel ír.
Vissza lehet állítani a beszédet?
"Az agysérülés egyik legsúlyosabb következménye a kommunikációs képesség elvesztése" - mondja Edward Chang, a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem idegsebésze és idegtudósa.
A BCI-vel való munka elején a résztvevők elköltözhettekkurzort a számítógép képernyőjén, elképzelve a kezük mozgását és a billentyűk lenyomását. Ez a kurzor alapú kommunikáció körülbelül 40 karakter átvitelére volt képes percenként, ami rekordot állított fel 2017-ben a Krishna Shena, a kaliforniai Stanford Egyetem idegkutatója által vezetett csapat.
Aztán 2021-ben ugyanez a csoport egy új megközelítésről számolt be, amelynek egyik tagja, Dennis Degrare kétszer annyi karaktert tudott közvetíteni.
Shenoy kollégája – Frank Willett – javasolta Degraynekképzelje el, ahogy kézzel írja a szavakat, miközben a kutatók a motoros kéregéből származó adatokat tanulmányozzák. A rendszer néha nehezen tudta elemezni azokat a jeleket, amelyek a betűhöz vizuálisan hasonló betűkre vonatkoztak - r, n és h, de általában könnyen azonosítani tudta az összes betűt.
A dekódoló algoritmus 95%-os pontosságot mutatott, de automatikus korrekció használatakor, hasonlóan egy normál okostelefonhoz, a pontosság 99%-ra nőtt.
De van egy másik módja is az információ továbbításának.Edward Chang, a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem idegsebésze és idegtudósa olyan megközelítést dolgozott ki, amely az írás helyett a beszédre összpontosít. Ahogy a szöveg egyedi betűkből áll, a beszéd is egyedi egységekből, úgynevezett fonémákból áll. Az angolban körülbelül 50 fonéma van: mindegyik a hangcsatorna, a nyelv és az ajkak bizonyos mozgásával érhető el.
Chang csoportja először a rész tanulmányozásán dolgozottA fonémákat és így a beszédet generáló agy egy rosszul értelmezett terület, az úgynevezett dorsalis gégekéreg. A kutatók létrehoztak egy beszéddekódoló rendszert, amely a felhasználó dekódolt jeleit szövegként jeleníti meg a képernyőn. 2021-ben a csoport arról számolt be, hogy az eszköz lehetővé tette, hogy egy személy előre meghatározott 50 szóból álló készlettel kommunikáljon. A sebesség percenként 15 szó volt.
Ebben az esetben a tudósok nem rögzítettek adatokategyes neuronok. Ehelyett az agykéreg felületére helyezett elektródákat használtak, amelyek az összes neuron átlagos aktivitását érzékelik. A jelek nem olyan pontosak, mint az agykéregbe ültetett elektródák jelei, de a megközelítés kevésbé invazív.
Vannak ilyen eszközök a nyilvánosság számára?
Ma a legtöbb implantátumamelyek az egyes neuronok aktivitását rögzítik, a Blackrock Neurotech hozta létre. Ők Salt Lake Cityben működő orvosi eszközök fejlesztői. De az elmúlt hét évben a BCI-k iránti kereskedelmi érdeklődés drámaian megnőtt. Például 2016-ban Elon Musk vállalkozó elindította a NeuraLynx-et San Franciscóban egy hasonló eszköz fejlesztésére. A cég 363 millió dollárt gyűjtött össze.
A Blackrock Neurotech igazgatótanácsának elnökeFlorian Solzbacher elmondta, hogy egy éven belül piacra akarja vinni a BCI rendszert. 2021 novemberében az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA), amely az orvostechnikai eszközöket szabályozza, gyorsított felülvizsgálati eljárást indított a vállalat termékeire vonatkozóan, hogy megkönnyítse azok piacra vitelét. Talán az ő felületük lesz az első tömegtermék ezen a területen.
Mi a következő?
A szakértők hangsúlyozzák, hogy a fejlesztőkA kereskedelmi BCI eszközöknek hónapokig vagy akár évekig szakértői felügyelet nélkül kell működniük. Az is fontos, hogy az interfész minden felhasználó számára egyformán jól működjön.
Azt is megjegyezték, hogy a gépi tanulás fejlődése segít megoldani az első problémát. De az univerzális hatékonyság elérése felhasználótól függetlenül nehezebb feladat.
Ráadásul az etikusok azt hangsúlyozzákhogy a felhasználóknak meg kell őrizniük a teljes ellenőrzést az eszközadatok felett. A modern technológiák nem tudják megfejteni az emberek privát gondolatait, azonban a fejlesztőknek minden párbeszédről adatuk lesz, valamint fontos adatok az agy egészségéről. Meg kell jegyezni, hogy az IMC egy új típusú kiberbiztonsági kockázat.
Olvass tovább:
Évszázadok óta vadásznak rá: mit tudunk a Nap melletti Vulkán bolygóról
A fizikusok kísérletileg megerősítették a folyadékokra vonatkozó új alaptörvényt
A csillagászok megtalálták az űrből érkező titokzatos rádiókitörések forrását