Kalbėtis su artimaisiais, žaisti kompiuterinį žaidimą ir valdyti protezą – visa tai galima padaryti net
Kaip paralyžiuotiems žmonėms grįžti į normalų gyvenimą?
Jamesas Johnsonas tikisi, kad vieną dieną galės atsisėstivėl prie vairo. Jei jis tai daro, tai tik naudodamasis savo minčių galia. 2017 metų kovą Johnsonas per avariją susilaužė kaklą ir liko beveik visiškai paralyžiuotas nuo pečių žemyn.
Johnsoną supažindino reabilitacijos specialistaiKalifornijos technologijos instituto (Caltech) Pasadenoje mokslininkai. Jis buvo pakviestas prisijungti prie klinikinio smegenų ir kompiuterio sąsajos (BCI arba BCI) tyrimo.
Pirmiausia jam buvo atlikta neurochirurginė operacija irį smegenų žievę implantavo du elektrodų tinklelius. Šie elektrodai fiksuoja neuronų uždegimą smegenyse. Tada mokslininkai naudoja algoritmus, kad iššifruotų jo mintis ir ketinimus. Tada sistema naudoja Johnsono smegenų veiklą, kad galėtų valdyti kompiuterio programas arba padėti jam judėti tam tikra kryptimi.
Pirmą kartą, kai Johnsonas panaudojo smegenų ir kompiuterio sąsają, implantuotą 2018 m. lapkritį, jis sugebėjo perkelti žymeklį aplink ekraną. Norėdami tai padaryti, jūs tiesiog turėjote apie tai galvoti.
Nuo tada Johnsonas naudojo BCI, kad galėtų kontroliuotiroboto ranka, skirta žaisti vaizdo žaidimus ir vairuoti imituojamą automobilį virtualioje realybėje. Johnsonas yra vienas iš 35 žmonių, kuriems ilgą laiką buvo implantuotas BCI į smegenis. Tik apie 12 laboratorijų atlieka tokius tyrimus, tačiau šis skaičius auga.
Kaip gerai įrenginiai skaito mintis ir padeda pasiekti tai, ko norite?
Per pastaruosius penkerius metus įvairių įgūdžių, kuriegali būti atkurta naudojant BCI gerokai išsiplėtė. Kaip tik 2021 metais mokslininkai aprašė atvejį, kai pacientas panaudojo robotinę ranką, kuri siuntė jutiminį grįžtamąjį ryšį tiesiai į jo smegenis. Taip pat kalbos protezavimo aparatas tiems, kurie prarado gebėjimą kalbėti dėl insulto. Ir žmogus, galintis bendrauti rekordiniu greičiu, įsivaizduodamas, kad rašo ranka.
Ar galima atkurti kalbą?
„Viena rimčiausių smegenų sužalojimo pasekmių yra gebėjimo bendrauti praradimas“, – sako Kalifornijos universiteto San Franciske neurochirurgas ir neuromokslininkas Edwardas Changas.
Darbo su BCI pradžioje dalyviai galėjo judėtipelės žymeklį kompiuterio ekrane, įsivaizduodami, kaip juda rankos ir kaip jie spaudžia klavišus. Šis žymekliu pagrįstas ryšys galėjo perduoti maždaug 40 simbolių per minutę – rekordą 2017 m. pasiekė komanda, vadovaujama Kalifornijos Stanfordo universiteto neurologo Krishna Shena.
Tada, 2021 m., ta pati grupė pranešė apie naują požiūrį, pagal kurį narys Dennisas Degrare'as sugebėjo perteikti dvigubai daugiau veikėjų.
Shenoy kolega - Frank Willett - pasiūlė DegrayĮsivaizduokite, kaip jis rašo žodžius ranka, kol mokslininkai tyrinėja duomenis iš jo motorinės žievės. Sistemai kartais buvo sunku išanalizuoti signalus, susijusius su raidėmis, vizualiai panašiomis į raidę - r, n ir h, tačiau apskritai ji galėjo lengvai identifikuoti visas raides.
Dekodavimo algoritmas parodė 95% tikslumą, tačiau naudojant automatinę korekciją, panašią į įprastą išmanųjį telefoną, tikslumas padidėjo iki 99%.
Tačiau yra ir kitas būdas perduoti informaciją.Kalifornijos universiteto San Franciske neurochirurgas ir neuromokslininkas Edwardas Changas pasiūlė metodą, kuriame pagrindinis dėmesys skiriamas kalbėjimui, o ne rašymui. Kaip tekstą sudaro atskiros raidės, taip ir kalba yra sudaryta iš atskirų vienetų, vadinamų fonemomis. Anglų kalba yra apie 50 fonemų: kiekvieną galima gauti tam tikru balso takų, liežuvio ir lūpų judesiu.
Chango grupė pirmiausia dirbo tam, kad studijuotų dalįSmegenys, generuojančios fonemas, taigi ir kalbą, yra menkai suprantama sritis, vadinama nugaros gerklų žieve. Mokslininkai sukūrė kalbos dekodavimo sistemą, kuri ekrane rodo vartotojo iššifruotus signalus kaip tekstą. 2021 m. grupė pranešė, kad įrenginys leido asmeniui bendrauti naudojant iš anksto nustatytą 50 žodžių rinkinį. Greitis buvo 15 žodžių per minutę.
Šiuo atveju mokslininkai neužfiksavo duomenų išatskiri neuronai. Vietoje to jie naudojo elektrodus, esančius ant smegenų žievės paviršiaus, kurie nustato vidutinį visų neuronų aktyvumą. Signalai nėra tokie tikslūs kaip iš elektrodų, implantuotų į smegenų žievę, tačiau metodas yra mažiau invazinis.
Ar tokių įrenginių yra viešai?
Šiandien dauguma implantųkurie fiksuoja atskirų neuronų veiklą, sukūrė Blackrock Neurotech. Jie yra medicinos prietaisų kūrėjai, įsikūrę Solt Leik Sityje. Tačiau per pastaruosius septynerius metus komercinis susidomėjimas BCI smarkiai išaugo. Pavyzdžiui, 2016 m. verslininkas Elonas Muskas San Franciske paleido „NeuraLynx“, kad sukurtų panašų įrenginį. Bendrovė surinko 363 mln.
Blackrock Neurotech valdybos pirmininkasFlorianas Solzbacheris sakė, kad BCI sistemą nori pateikti rinkai per metus. 2021 m. lapkritį JAV maisto ir vaistų administracija (FDA), reguliuojanti medicinos prietaisus, pradėjo pagreitintą įmonės produktų peržiūros procesą, kad būtų lengviau juos pateikti į rinką. Galbūt jų sąsaja taps pirmuoju masiniu produktu šioje srityje.
Kas toliau?
Ekspertai pabrėžia, kad kūrėjaikomerciniai BCI įrenginiai mėnesius ar net metus turės veikti be jokios ekspertų priežiūros. Taip pat svarbu užtikrinti, kad sąsaja vienodai gerai veiktų kiekvienam vartotojui.
Jie taip pat pažymėjo, kad mašininio mokymosi pažanga padės išspręsti pirmąją problemą. Tačiau pasiekti visuotinį efektyvumą, nepaisant vartotojo, yra sunkesnė užduotis.
Be to, etikai tai pabrėžiakad vartotojai turėtų visiškai valdyti įrenginio duomenis. Šiuolaikinės technologijos negali iššifruoti privačių žmonių minčių, tačiau kūrėjai turės duomenų apie visus vartotojo dialogus, taip pat svarbius duomenis apie jų smegenų sveikatą. Pažymima, kad IMC yra naujo tipo kibernetinio saugumo rizika.
Skaityti daugiau:
Jis buvo medžiojamas šimtmečius: ką mes žinome apie Vulkano planetą šalia Saulės
Fizikai eksperimentiškai patvirtino naują pagrindinį skysčių dėsnį
Astronomai rado paslaptingų radijo bangų, sklindančių iš kosmoso, šaltinį