Interfețe creier-mașină de tip scriere mentală

Cercetătorii de la Institutul Medical Howard Hughes au reușit să activeze o interfață creier-mașină pentru a scrie textul scris mental al utilizatorilor pentru prima dată. Echipa a descifrat activitatea cerebrală asociată cu scrierea de mână pentru a obține rezultatul.

Participantul a fost un individ cu paralizie care a avut senzori implantați în creier, iar echipa s-a bazat pe un algoritm pentru a identifica literele pe măsură ce încerca să le scrie. Sistemul a putut analiza aceste date și afișa textul pe un ecran în timp real.

Conform lui Krishna Shenoy, un investigator al Institutului Medical Howard Hughes de la Universitatea Stanford, această dezvoltare ar putea permite persoanelor cu paralizie să scrie rapid fără a necesita mâinile. Shenoy a fost alături de neurochirurgul Jaimie Henderson de la Stanford.

Lucrarea a fost publicată în revista Nature pe 12 mai.

Participantul a putut să scrie 90 de caractere pe minut, ceea ce este de mai mult de două ori mai mult decât cantitatea înregistrată anterior cu un tip de interfață creier-mașină.

Jose Carmena, un inginer neural de la Universitatea California, Berkeley, spune că „este o mare avansare în domeniu” care poate ajuta multe tipuri diferite de persoane cu dizabilități. Interfețele creier-calculator permit convertirea gândirii în acțiune.

„Acest articol este un exemplu perfect: interfața decodifică gândul de a scrie și produce acțiunea.”

Leziuni și activitate neurală

Chiar dacă o persoană suferă o leziune sau o boală care o împiedică să meargă, să apuce sau să vorbească, activitatea neurală a creierului pentru astfel de acțiuni rămâne. Din cauza acestui fapt, cercetătorii pot utiliza această activitate pentru a crea sisteme care să ajute aceste persoane.

Echipa lui Shenoy a lucrat ani de zile la decodificarea activității neurale asociate cu vorbirea și a dezvoltat o metodă pentru ca participanții să poată implanta senzori și să-și folosească gândurile pentru a mișca un cursor pe un ecran.

Cu toate acestea, nu s-a făcut niciun efort real pentru a face același lucru pentru scriere.

„Vrem să găsim noi modalități de a permite oamenilor să comunice mai rapid”, spune Frank Willett, un neuroștiințifician din grup.

https://www.youtube.com/watch?v=pcApwQxbagg

BCI și senzori implantați

Echipa a colaborat cu un participant de 65 de ani care a fost înscris într-un trial clinic BrainGate2. BrainGate2 testează siguranța dispozitivelor BCI care transmit date direct de la creier la calculator.

Două senzori mici au fost implantați de către Henderson în partea creierului responsabilă de controlul mâinii și brațului. Acest lucru a permis individului să miște un braț robotic sau un cursor prin încercări de a-și mișca brațul paralizat.

Senzorii au detectat semnale de la neuroni individuali atunci când participantul încerca să scrie, iar algoritmul de învățare automată a recunoscut modelele de activitate cerebrală la producerea fiecărei litere. Acest sistem a permis bărbatului să copieze propoziții și să răspundă la întrebări aproape la fel de rapid ca o persoană de vârsta lui care tastează pe un smartphone.

Conform lui Willett, BCI funcționează rapid datorită faptului că fiecare literă produce un model de activitate foarte distinctiv care poate fi ușor deosebit de algoritm.

Echipa va trece acum la un participant care nu poate vorbi, iar cercetătorii cred că acest nou sistem poate ajuta în mod semnificativ persoanele care suferă de paralizie cauzată de diverse afecțiuni.