Mężczyzna, który został sparaliżowany od szyi w dół w wypadku ponad dziesięć lat temu, napisał zdania za pomocą systemu komputerowego, który zamienia wyimaginowane pismo na słowa.
To pierwszy raz, kiedy naukowcy stworzyli zdania o aktywności mózgu związanej z pismem ręcznym i torują drogę dla bardziej wyrafinowanych urządzeń, które pomogą sparaliżowanym ludziom komunikować się szybciej i wyraźniej.
Mężczyzna znany jako T5, który ma 60 lat i stracił praktycznie wszystkie ruchy pod szyją po urazie rdzenia kręgowego w 2007 r., Zdołał wpisać 18 słów na minutę po podłączeniu do systemu. W poszczególnych wiadomościach jego „plan mentalny” był trafny w 94%.
Takie podejście otworzyło drzwi do dekodowania innych wyimaginowanych czynności, takich jak pisanie za dotknięciem 10 palców i próba mówienia w imieniu pacjentów, którzy na stałe stracili głos, powiedział Frank Willett, naukowiec z projektu na Uniwersytecie Stanforda w Kalifornii. „Zamiast wykrywać litery, algorytm odkryje sylaby, a raczej fonemy, podstawową jednostkę mowy” – powiedział.
Amy Orsborn, ekspert w dziedzinie neuroinżynierii z University of Washington w Seattle, który nie był zaangażowany w te prace, określiła je jako „znaczący postęp” w tej dziedzinie.
Naukowcy opracowali wiele pakietów oprogramowania i sprzętu, aby pomóc sparaliżowanym ludziom komunikować się, począwszy od oprogramowania do rozpoznawania mowy, a skończywszy na systemie wskaźników napędzanych mięśniami, stworzonym dla późnego Wszechświata Cambridge. Stephen Hawking, Kto korzystał z ekranu, na którym kursor automatycznie przesuwa się po literach alfabetu. Aby wybrać jedną i ułożyć słowa, po prostu wyciągnął policzek.
System Hawkinga był znaczącym usprawnieniem w żmudnym procesie, którego używał Jean-Dominique Poppe, nieżyjący już redaktor naczelny francuskiego Elle, w swoim pamiętniku z 1997 roku, Dzwonek do nurkowania i motyl. W 1995 roku Bobby doznał poważnego udaru, w wyniku którego został „zamknięty”, mrugając jedynie lewą powieką. Podyktował całą książkę, zlecając redaktorowi niezależnemu Claude Mendeble przeczytanie na głos alfabetu i błyskanie, gdy dotarła do następnej litery, którą chciał. Pomimo całego postępu, jaki dokonał się od tamtego czasu, naukowcy od dawna marzyli o bardziej wydajnych systemach, które ingerują bezpośrednio w mózg.
W przypadku T5, dziewięć lat po wypadku, dołączył do badania klinicznego o nazwie BrainGate2, aby zbadać bezpieczeństwo Mózg i interfejsy komputerowe (BCI). Są to małe, wszczepialne chipy komputerowe, które odczytują aktywność elektryczną bezpośrednio z mózgu. Mężczyzna miał dwa chipy komputerowe, każdy wielkości małej aspiryny i zawierające 100 elektrod, umieszczone po lewej stronie mózgu, do których neurony wysyłają sygnały sterujące prawą ręką.
Willett i jego koledzy poprosili T5, aby wyobraził sobie, że trzyma długopis nad kartką papieru, a następnie próbuje pisać poszczególne litery alfabetu, mimo że nie może poruszyć ręką ani ręką. Kiedy próbował, zarejestrowali aktywność w obszarze mózgu, która kontrolowała jego ruchy.
Naukowcy odkryli, że ponad 10 lat po wypadku mózg mężczyzny nadal wytwarza różne wzorce aktywności neuronalnej dla każdej litery i różnych znaków interpunkcyjnych.
Te nagrania i inne, traktowane jako próba zapisania zdań przez T5 jako przykład, zostały wykorzystane do szkolenia algorytmu AI. Po kilku sesjach algorytm był w stanie przewidzieć w czasie rzeczywistym, którą literę mężczyzna próbował wpisać z dokładnością do 94,1%. Kiedy naukowcy dodali autokorektę, dokładność wzrosła do 99%.
Willits powiedział, że podczas sesji T5 często czuł, że wirtualne pióro w jego dłoni przesuwało się po stronie i śledziło litery, oraz że mógłby „pisać” szybciej, gdyby zachowywał małe litery.
Według niego niektóre litery były trudniejsze do odróżnienia niż inne Studiuj w przyrodzie. Na przykład litery r, h i n wymagają podobnych ruchów i podobnej aktywności mózgu.
Jedną z nieznanych rzeczy jest to, jak dobrze algorytm działa w językach, które nie korzystają z alfabetu łacińskiego. Na przykład język tamilski zawiera 247 znaków, z których wiele wygląda tak samo, co może zmylić algorytm.
Minie trochę czasu, zanim te systemy odczytu mózgu będą gotowe do użycia na większą skalę. W towarzyszącym komentarzu Orsborn i Pavithra Rajeswaran, również z University of Washington, piszą, że wszczepialne BCI „będą musiały zapewnić olbrzymią wydajność i korzyści w zakresie użyteczności, aby uzasadnić koszty i ryzyko związane z wszczepieniem elektrod do mózgu”.
„To badanie jest niezwykłym postępem w zakresie interfejsów mózgowych i komputerowych w korze mózgowej, ponieważ stanowi ogromny skok w szybkości i dokładności drukowania” – powiedział Orsborn.
„Chociaż daje nam to wiele powodów do optymizmu co do przyszłości BCI, wciąż istnieją wyzwania związane z opracowywaniem systemów, z których możemy korzystać w życiu codziennym. Na przykład przez chwilę prezentowali swoje algorytmy jednej osobie. Jak to rozszerzyć zadbać o to, by wszystkie algorytmy działały dobrze? „Dzień dla każdego to nowe i ekscytujące wyzwanie”.
More Stories
Nowy raport WHO pokazuje, jak miasta przyczyniają się do postępu w zapobieganiu chorobom niezakaźnym i urazom
Naukowcy identyfikują „najlepszy punkt” bezpiecznej operacji po zawale serca
Badanie wykazało, że 20% dzieci chorych na zapalenie płuc nie otrzymuje antybiotyków