Sunday, January 23rd, 2022

Možganski implantat prevede misli paraliziranega človeka v besedilo s 94-odstotno natančnostjo

Moški, ki je bil paraliziran od vratu navzdol zaradi poškodbe hrbtenjače, ki jo je utrpel leta 2007, je pokazal, da lahko sporoča svoje misli, zahvaljujoč sistemu možganskih vsadkov, ki njegov namišljeni rokopis prevede v dejansko besedilo.

Naprava – del dolgoletnega raziskovalnega sodelovanja, ki se imenuje BrainGate – je vmesnik možgani-računalnik (BCI), ki uporablja umetna inteligenca (AI) za interpretacijo signalov nevronske aktivnosti, ki nastanejo med pisanjem z roko.

V tem primeru moški – v študiji se imenuje T5 in je bil v času raziskave star 65 let – ni delal nobenega dejanskega pisanja, saj je bila njegova roka skupaj z vsemi okončinami že nekajkrat paralizirana. let.

Toda med poskusom, poročali v Narava v začetku leta, se je moški osredotočil, kot da bi pisal – učinkovito, razmišljal o tem, da bi črke naredil z namišljenim peresom in papirjem.

Ko je to storil, so elektrode, vstavljene v njegovo motorično skorjo, beležile signale njegove možganske aktivnosti, ki so jih nato interpretirali algoritmi, ki so delovali na zunanjem računalniku, dekodirali namišljene poti peresa T5, ki je miselno sledil 26 črkam abecede in nekaj osnovnih ločil. .

“Ta novi sistem uporablja tako bogato nevronsko aktivnost, ki jo beležijo intrakortikalne elektrode, kot tudi moč jezikovnih modelov, ki lahko, če jih uporabimo za nevronsko dekodirane črke, ustvarijo hitro in natančno besedilo,” pravi prvi avtor študije Frank Willett, raziskovalec nevronske protetike z univerze Stanford.

Podobni sistemi, razviti kot del BrainGate, so bili prepisovanje nevronske aktivnosti v besedilo že nekaj let, vendar so se številni prejšnji vmesniki osredotočali na različne možganske metafore za označevanje znakov, ki jih je treba pisati – na primer tipkanje s tipkanjem s tipko s tipko s tipkami z računalniškim kurzorjem, ki ga nadzoruje um.

Vendar ni bilo znano, kako dobro bi lahko nevronske predstavitve rokopisa – hitrejše in spretnejše motorične sposobnosti – ohranile v možganih, niti kako dobro bi jih lahko uporabili za komunikacijo z vmesnikom možgani in računalnikom ali BCI.

Tu je T5 pokazal, koliko obeta bi lahko ponudil virtualni sistem pisanja za ljudi, ki so izgubili skoraj vse neodvisno fizično gibanje.

V testih je moški dosegel hitrost pisanja 90 znakov na minuto (približno 18 besed na minuto), s približno 94-odstotno natančnostjo (in do 99-odstotno natančnostjo z omogočenim samopopravkom).

Ne samo, da je ta hitrost bistveno hitrejša od prejšnjih poskusov BCI (z uporabo stvari, kot so virtualne tipkovnice), ampak je skoraj enaka hitrosti tipkanja uporabnikov pametnih telefonov v moški starostni skupini – kar je približno 115 znakov ali 23 besed na minuto, so raziskovalci reči.

“Naučili smo se, da možgani ohranijo svojo sposobnost predpisovanja finih gibov celo desetletje po tem, ko telo izgubi sposobnost izvajanja teh gibov,” Willett pravi.

»In naučili smo se, da je mogoče zapletene predvidene gibe, ki vključujejo spreminjanje hitrosti in ukrivljene poti, kot je rokopis, lažje in hitreje interpretirati z algoritmi umetne inteligence, ki jih uporabljamo, kot pa preprostejše načrtovane premike, kot je premikanje kurzorja v ravni smeri. pot z enakomerno hitrostjo.”

V bistvu raziskovalci pravijo, da se abecedne črke med seboj zelo razlikujejo po obliki, zato lahko AI hitreje dekodira uporabnikovo namero, ko so znaki narisani, v primerjavi z drugimi sistemi BCI, ki ne uporabljajo več deset različnih vnosov v na enak način.

Kljub potencialu te prve tovrstne tehnologije raziskovalci poudarjajo, da je trenutni sistem doslej le dokaz koncepta, saj se je izkazalo, da deluje samo z enim udeležencem, tako da zagotovo ni popoln, klinično izvedljiv izdelek. zaenkrat.

Naslednji koraki v raziskavi bi lahko vključevali usposabljanje drugih ljudi za uporabo vmesnika, razširitev nabora znakov, da bi vključevala več simbolov (kot so velike črke), izboljšanje občutljivosti sistema in dodajanje bolj izpopolnjenih orodij za urejanje za uporabnika.

Še veliko dela je treba opraviti, vendar bi lahko tukaj iskali vznemirljiv nov razvoj, ki bi ljudem, ki so ga izgubili, dal možnost komuniciranja nazaj.

“Naši rezultati odpirajo nov pristop za BCI in dokazujejo izvedljivost natančnega dekodiranja hitrih, spretnih gibov leta po paralizi,” pišejo raziskovalci.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *