Mozgový implantát prekladá myšlienky ochrnutého muža do textu s 94% presnosťou

Implantátový čip rozhrania mozog-počítač. (BrainGate)

Muž ochrnutý od krku nadol v dôsledku poranenia miechy, ktorý utrpel v roku 2007, ukázal, že dokáže komunikovať svoje myšlienky vďaka systému mozgových implantátov, ktorý prekladá jeho vymyslený rukopis do skutočného textu.

Zariadenie – súčasť dlhodobej výskumnej spolupráce tzvBrainGate– je a rozhranie mozog-počítač (BCI), ktorý používa umela inteligencia (AI) na interpretáciu signálov nervovej aktivity generovanej pri písaní rukou.

V tomto prípade muž – v štúdii nazývaný T5 a ktorý mal v čase výskumu 65 rokov – nepísal žiadne skutočné písmo, pretože jeho ruka spolu so všetkými končatinami bola niekoľko krát ochrnutá. rokov.



Ale počas experimentu, nahlásené v Príroda skôr v roku , muž sa sústredil, akoby písal – efektívne, premýšľal o vytváraní písmen imaginárnym perom a papierom.

Ako to urobil, elektródy implantované do jeho motorickej kôry zaznamenali signály jeho mozgovej aktivity, ktoré potom interpretovali algoritmy bežiace na externom počítači, dekódujúc pomyselné trajektórie pera T5, ktoré mentálne sledovali 26 písmen abecedy a niektoré základné interpunkčné znamienka. .

'Tento nový systém využíva bohatú nervovú aktivitu zaznamenanú intrakortikálnymi elektródami a silu jazykových modelov, ktoré, keď sa aplikujú na nervovo dekódované písmená, dokážu vytvoriť rýchly a presný text,' hovorí prvý autor štúdie Frank Willett, výskumník neurálnej protetiky zo Stanfordskej univerzity.

Podobné systémy vyvinuté ako súčasť BrainGate boliprepis nervovej aktivity do textuuž niekoľko rokov, ale mnohé predchádzajúce rozhrania sa zamerali na rôzne cerebrálne metafory na označovanie znakov, ktoré sa majú písať – ako napríklad písanie myšou ukaz a klikni pomocou počítačového kurzora ovládaného mysľou.

Nebolo však známe, ako dobre by sa nervové reprezentácie rukopisu – rýchlejšej a obratnejšej motoriky – mohli zachovať v mozgu, ani ako dobre by sa dali využiť na komunikáciu s rozhraním mozog-počítač alebo BCI.

Tu T5 ukázal, aký prísľub môže ponúknuť systém virtuálneho rukopisu ľuďom, ktorí stratili prakticky všetok nezávislý fyzický pohyb.

Schéma fungovania systému. (F. Willett a kol., Nature , 2021, Erika Woodrum)

V testoch bol muž schopný dosiahnuť rýchlosť zápisu 90 znakov za minútu (približne 18 slov za minútu) s presnosťou približne 94 percent (a až 99 percent so zapnutou automatickou korekciou).

Nielenže je táto rýchlosť výrazne rýchlejšia ako predchádzajúce experimenty BCI (pomocou vecí, ako sú virtuálne klávesnice), ale je takmer na rovnakej úrovni ako rýchlosť písania používateľov smartfónov vo vekovej skupine mužov – čo je asi 115 znakov alebo 23 slov za minútu. povedať.

'Dozvedeli sme sa, že mozog si zachováva svoju schopnosť predpisovať jemné pohyby celé desaťročie po tom, čo telo stratilo schopnosť tieto pohyby vykonávať,' hovorí Willett .

„A dozvedeli sme sa, že komplikované zamýšľané pohyby zahŕňajúce meniace sa rýchlosti a zakrivené trajektórie, ako je písanie rukou, môžu byť interpretované jednoduchšie a rýchlejšie pomocou algoritmov umelej inteligencie, ktoré používame, než jednoduchšie zamýšľané pohyby, ako je pohyb kurzora v priamom smere. cestu stálou rýchlosťou.“

Vedci v podstate tvrdia, že písmená abecedy sa navzájom veľmi líšia v tvare, takže AI dokáže pri kreslení znakov rýchlejšie dekódovať zámery používateľa, v porovnaní s inými systémami BCI, ktoré nepoužívajú desiatky rôznych vstupov. rovnakým spôsobom.

Vymyslený rukopis muža, ako ho interpretuje systém. (Frank Willett)

Napriek potenciálu tejto technológie prvej svojho druhu výskumníci zdôrazňujú, že súčasný systém je zatiaľ len dôkazom konceptu, pretože sa ukázalo, že funguje len s jedným účastníkom, takže rozhodne nejde o kompletný, klinicky životaschopný produkt. zatiaľ.

Ďalšie kroky vo výskume by mohli zahŕňať školenie ďalších ľudí na používanie rozhrania, rozšírenie znakovej sady tak, aby obsahovala viac symbolov (napríklad veľké písmená), spresnenie citlivosti systému a pridanie sofistikovanejších nástrojov na úpravu pre používateľa.

Je tu ešte veľa práce, ktorú treba urobiť, ale mohli by sme sa tu pozerať na vzrušujúci nový vývoj, ktorý dáva možnosť komunikovať späť ľuďom, ktorí to stratili.

„Naše výsledky otvárajú nový prístup k BCI a demonštrujú uskutočniteľnosť presného dekódovania rýchlych a obratných pohybov roky po paralýze,“ píšu výskumníci .

'Veríme, že budúcnosť intrakortikálnych BCI je jasná.'

Zistenia sú uvedené v Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.