Sarunas ar radiniekiem, datorspēļu spēlēšana un protēzes vadīšana - to visu var izdarīt pat
Kā paralizēti cilvēki atgriežas normālā dzīvē?
Džeimss Džonsons cer, ka kādu dienu varēs apsēstiesatkal pie stūres. Ja viņš to dara, tad tikai izmantojot savu domu spēku. 2017. gada martā Džonsons negadījumā salauza kaklu un palika gandrīz pilnībā paralizēts no pleciem uz leju.
Džonsona rehabilitācijas speciālisti viņu iepazīstinājapētnieki Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā (Caltech) Pasadenā. Viņš tika uzaicināts pievienoties smadzeņu un datora saskarnes (BCI vai BCI) klīniskajam izmēģinājumam.
Vispirms viņam tika veikta neiroķirurģiska operācija unimplantēja divus elektrodu režģus smadzeņu garozā. Šie elektrodi reģistrē neironu aizdegšanos smadzenēs. Pēc tam pētnieki izmanto algoritmus, lai atšifrētu viņa domas un nodomus. Pēc tam sistēma izmanto Džonsona smadzeņu darbību, lai darbinātu datora lietojumprogrammas vai palīdzētu viņam virzīties noteiktā virzienā.
Pirmo reizi, kad Džonsons izmantoja smadzeņu un datora saskarni, kas tika implantēta 2018. gada novembrī, viņš varēja pārvietot kursoru pa ekrānu. Lai to izdarītu, jums vienkārši bija par to jādomā.
Kopš tā laika Džonsons ir izmantojis BCI, lai kontrolēturobotu roku, lai spēlētu videospēles un vadītu simulētu automašīnu virtuālajā realitātē. Džonsons ir viens no 35 cilvēkiem, kuriem smadzenēs ilgstoši ir implantēts BCI. Tikai aptuveni 12 laboratorijas veic šādus pētījumus, taču šis skaits pieaug.
Cik labi ierīces nolasa domas un palīdz jums darīt to, ko vēlaties?
Pēdējo piecu gadu laikā prasmju klāsts, kasvar atjaunot, izmantojot BCI ir ievērojami paplašinājies. Tikai 2021. gadā zinātnieki aprakstīja gadījumu, kad pacients izmantoja robotu roku, kas nosūtīja sensoro atgriezenisko saiti tieši uz viņa smadzenēm. Arī runas aparāta protezēšana tiem, kuri insulta dēļ zaudējuši runas spēju. Un cilvēks, kurš spēja sazināties rekordātrumā, iedomājoties, ka raksta ar roku.
Vai runu var atjaunot?
"Viena no nopietnākajām smadzeņu traumu sekām ir komunikācijas spējas zudums," saka Edvards Čangs, Kalifornijas Universitātes Sanfrancisko neiroķirurgs un neirozinātnieks.
Uzsākot darbu ar BCI, dalībnieki varēja pārvietotieskursoru uz datora ekrāna, iztēlojoties viņu rokas kustību un to, kā viņi nospiež taustiņus. Šī uz kursoru balstītā saziņa spēja pārraidīt aptuveni 40 rakstzīmes minūtē, kas ir rekords, ko 2017. gadā uzstādīja komanda, kuru vadīja Kalifornijas Stenfordas universitātes neirozinātnieks Krišna Šena.
Pēc tam 2021. gadā tā pati grupa ziņoja par jaunu pieeju, kuras dalībnieks Deniss Degrārs spēja nodot divreiz vairāk varoņu.
Šenoja kolēģis - Frenks Vilets - ieteica Degrejamiedomājieties, ka viņš raksta vārdus ar roku, kamēr pētnieki pēta datus no viņa motorās garozas. Sistēmai dažkārt bija grūti analizēt signālus, kas attiecās uz burtiem vizuāli līdzīgiem burtiem - r, n un h, taču kopumā tā varēja viegli identificēt visus burtus.
Dekodēšanas algoritms uzrādīja 95% precizitāti, bet, izmantojot automātisko korekciju, līdzīgi kā parastajā viedtālrunī, precizitāte pieauga līdz 99%.
Bet ir vēl viens veids, kā nodot informāciju.Edvards Čangs, Kalifornijas Universitātes Sanfrancisko neiroķirurgs un neirozinātnieks, nāca klajā ar pieeju, kas koncentrējas uz runāšanu, nevis rakstīšanu. Tāpat kā teksts sastāv no atsevišķiem burtiem, runa sastāv no atsevišķām vienībām, ko sauc par fonēmām. Angļu valodā ir aptuveni 50 fonēmu: katru var iegūt ar noteiktu balss trakta, mēles un lūpu kustību.
Čanga grupa vispirms strādāja, lai izpētītu daļuSmadzenes, kas ģenerē fonēmas un līdz ar to runu, ir slikti izprotams reģions, ko sauc par muguras balsenes garozu. Pētnieki ir izveidojuši runas dekodēšanas sistēmu, kas ekrānā parāda lietotāja atšifrētos signālus kā tekstu. 2021. gadā grupa ziņoja, ka ierīce ļāva personai sazināties, izmantojot iepriekš noteiktu 50 vārdu kopu. Ātrums bija 15 vārdi minūtē.
Šajā gadījumā zinātnieki neierakstīja datus noatsevišķi neironi. Tā vietā viņi izmantoja uz smadzeņu garozas virsmas novietotus elektrodus, kas nosaka visu neironu vidējo aktivitāti. Signāli nav tik precīzi kā tie no elektrodiem, kas implantēti smadzeņu garozā, taču pieeja ir mazāk invazīva.
Vai šādas ierīces ir publiski pieejamas?
Mūsdienās lielākā daļa implantukas reģistrē atsevišķu neironu aktivitāti, radīja Blackrock Neurotech. Viņi ir medicīnas ierīču izstrādātāji, kas atrodas Soltleiksitijā. Taču pēdējo septiņu gadu laikā komerciālā interese par BCI ir dramatiski palielinājusies. Piemēram, 2016. gadā uzņēmējs Elons Masks uzsāka NeuraLynx Sanfrancisko, lai izstrādātu līdzīgu ierīci. Uzņēmums piesaistīja 363 miljonus dolāru.
Blackrock Neurotech valdes priekšsēdētājsFlorians Solzbahers sacīja, ka vēlas BCI sistēmu laist tirgū gada laikā. 2021. gada novembrī ASV Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA), kas regulē medicīnas ierīces, uzsāka uzņēmuma produktu paātrinātu pārskatīšanas procesu, lai atvieglotu to laišanu tirgū. Varbūt viņu saskarne kļūs par pirmo masu produktu šajā jomā.
Kas tālāk?
Eksperti uzsver, ka izstrādātājikomerciālajām BCI ierīcēm mēnešiem vai pat gadiem būs jādarbojas bez ekspertu uzraudzības. Ir arī svarīgi pārliecināties, ka interfeiss darbojas vienlīdz labi katram lietotājam.
Viņi arī atzīmēja, ka sasniegumi mašīnmācībā palīdzēs atrisināt pirmo problēmu. Bet sasniegt universālu efektivitāti neatkarīgi no lietotāja ir grūtāks uzdevums.
Turklāt ētikas speciālisti to uzsverka lietotājiem ir jāsaglabā pilnīga kontrole pār ierīces datiem. Mūsdienu tehnoloģijas nevar atšifrēt cilvēku privātās domas, tomēr izstrādātāju rīcībā būs dati par visiem lietotāja dialogiem, kā arī svarīgi dati par viņu smadzeņu veselību. Tiek atzīmēts, ka IMC ir jauna veida kiberdrošības risks.
Lasīt vairāk:
Tas ir medīts gadsimtiem ilgi: ko mēs zinām par planētu Vulkāns blakus Saulei
Fiziķi ir eksperimentāli apstiprinājuši jaunu šķidrumu pamatlikumu
Astronomi ir atraduši noslēpumainu radio uzliesmojumu avotu, kas nāk no kosmosa