Implant neural, permite unui paralizat să scrie cu 90 de caractere pe minut doar imaginându-și că scrie

Autor: Aurelian Mihai 16.05.2021
Implant neural, permite unui paralizat să scrie cu 90 de caractere pe minut doar imaginându-și că scrie
foto: publicdomainpictures.net

Oamenii de știință bănuiau de mult timp că scrisul de mână creează tipare de unde cerebrale complet unice. Acum a apărut și un implant neural capabil să le recunoască.

Elon Musk este unul dintre cei mai cunoscuți promotori ai implanturilor neurale, însă produsul său Neuralink doar testează posibilitățile tehnologiilor actuale, fără a fi livrat încă un produs care să fie realmente folositor.

Din fericire, comunitatea academică a preluat mai departe inițiativa, prezentând un exemplu cu adevărat impresionant al beneficiilor posibile cu ajutorul implantelor neurale. Folosind un astfel de dispozitiv implantat pe creierul unei persoane paralizate, dar mai ales cu ajutorul unui software în măsură să „traducă” măsurătorile obținute, cercetătorii au pus la punct un sistem care permite comunicarea aproape în timp real. Ca și beneficiar, tot ce trebuie să faci este să-ți imaginezi că scrii de mână mesajul transmis, pe un carnețel la fel de imaginar.

Totul a pornit de la observația că scrisul de mână creează tipare de unde cerebrale absolut unice, lipsind doar tehnologia capabilă să le interpreteze.

Undeva, în procesul nostru de gândire de scriere, ne formăm intenția de a folosi un caracter specific și utilizarea unui implant pentru a urmări această intenție ar putea funcționa. Din păcate, procesul nu este foarte bine înțeles.

Potrivit cercetărilor de până acum, atunci când intenționezi să scrii ceva de mână intenția este transmisă cortexului motor, unde este tradusă mai departe în mișcări concrete ale mâinii. Indiferent dacă acele mișcări se concretizează sau nu, intenția rămâne, cortexul motor determinând că va forma litera respectivă (prin tastare sau scriere, de exemplu). Astfel, secretul pare să fie interpretarea, mișcărilor musculare necesare pentru a efectua acțiunea, indiferent dacă acestea se produc sau nu (ex. cazul unei persoane paralizate. Aceste procese sunt destul de bine înțelese și au constituit baza experimentului desfășurat.

Implant neural

Concret, cercetătorii au plasat două implanturi în cortexul premotor al unei persoane paralizate. Se crede că această zonă este implicată în formarea intențiilor de a efectua mișcări. Interceptarea acestor intenții este mult mai probabil să producă un semnal clar decât măsurarea mișcărilor în sine, care pot fi mult mai fi complexe (orice mișcare implică mai mulți mușchi) și depinde de context (unde anume este poziționată mâna, relativ la pagina pe care scrii, etc.).

Cu implanturile poziționate la locul potrivit, cercetătorii i-au cerut participantului să-și imagineze activitatea scrierii pe o pagină, înregistrând activitatea neuronală în timp ce făcea acest lucru.

Per total, au existat aproximativ 200 de electrozi în cortexul premotor al participantului. Nu toate măsurătorile au avut o contribuție utilă pentru rezultatul final, dar per total, cercetătorii au reușit să identifice tiparele neuronale asociate scrisului de mână. Transformând aceste înregistrări într-un model bidimensional, era evident că activitatea văzută la scrierea unui singur caracter se grupa întotdeauna.

n general, cercetătorii au descoperit că ar putea descifra caracterul adecvat cu o precizie de puțin peste 94%, dar sistemul a necesitat o analiză relativ lentă după înregistrarea datelor neuronale. Pentru ca lucrurile să funcționeze în timp real, cercetătorii au instruit o rețea neuronală să prezică rezultatul corect,  cu rezultate remarcabile.

Din păcate, sistemul rezultat nu este complet viabil din punct de vedere clinic, rata de succes foarte bună fiind deocamdată limitată la subiectul de test, putând apărea variații importante de la un pacient la altul. În plus alfabetul simplificat folosit nu conține cifre, litere mari sau majoritatea formelor de punctuație. Și comportamentul implantelor se schimbă în timp, probabil din cauza unor schimbări minore în raport cu poziția neuronilor care sunt „citiți”, astfel încât sistemul ar trebui să fie recalibrat în mod regulat – cel puțin o dată pe săptămână pentru a menține o rată de eroare tolerabilă.

Per total, rezultatele sunt promițătoare, dar mai e cale lungă până la obținerea unui produs universal aplicabil la persoanele cu deficiențe locomotorii, produsul actual având mult prea multe variabile dificil de stăpânit în lumea reală.