LEKsykon - Czytniki mózgu pomogą niepełnosprawnym?

12:50 11 KWI 2024

Czytniki mózgu pomogą niepełnosprawnym?

Pisanie internetowych wiadomości, obsługa programów, prowadzenie rozmów, sterowanie wózkiem inwalidzkim – to przykłady pokazujące, na co zaczynają pozwalać technologie czytające aktywność mózgu. Niektóre wymagają implantów, w innych wystarczy specjalny czepek.

Neuralink – sztywne łącze z mózgiem

Noland Arbaugh, w serwisie X (dawny Twitter) zamieścił niedawno prawdziwie wyjątkowy wpis: „Twitter mnie zbanował, bo myśleli, że jestem robotem. X i Elon Musk przywrócili mi prawa do pisania, ponieważ jestem robotem”.

Osiem lat wcześniej Noland po wypadku w czasie nurkowania został sparaliżowany od ramion w dół. Teraz stał się sławny jako pierwszy pacjent, któremu wszczepiono Neuralink – stworzony przez firmę Elona Muska mikrochip, który podłącza się bezpośrednio do mózgu. Wspomniany wpis na platformie X Noland wykonał z pomocą samych myśli. „To pierwszy post napisany wyłącznie myślami, z użyciem telepatycznego urządzenia Neuralink” – napisał z kolei Musk.

Z pomocą implantu Noland grał już w szachy i różne gry komputerowe Jak opowiada, choć napotykał pewne problemy, to sterował komputerem z pomocą samego mózgu i wszczepu, non-stop, przez osiem godzin.

Rozmowa przez implant

Należąca do Muska firma Neuralink nie jest jedyną, która pracuje nad takimi technologiami. W ubiegłym roku na Stanford University przeprowadzono eksperyment z wszczepianym na powierzchnię mózgu niewielkim implantem, który pozwala rozmawiać z innymi. Implant czyta myśli, a za człowieka mówi komputer.

Chip przetestowany został na 68-letniej Pat Bennett, która cierpi na stwardnienie zanikowe boczne (ALS). Zwykle choroba zaczyna się w rdzeniu kręgowym, lecz tym razem swój początek miała w pniu mózgu. Choć pacjentka cierpi na coraz większe zaburzenia ruchu kończyn, przede wszystkim doszło u niej do porażenia zdolności mowy – Pat nie może kontrolować mięśni warg, języka ani krtani. Jednak jej mózg zachował odpowiednią aktywność. Mikrochip ją odczytuje, a oparte na sztucznej inteligencji algorytmy komputerowe ją dekodują i zamieniają na mowę.
Po odpowiednim treningu Pat była w stanie przekazywać ponad 60 słów na minutę. Jak podają twórcy chipu, to dwa razy szybciej, niż wynosił wcześniejszy rekord w tego typu próbach. Z czasem nauczyła się wypowiadać 160 słów na minutę, co jest zbliżone do prędkości rozmowy anglojęzycznej osoby.

„Te wstępne wyniki udowodniły, że koncepcja jest słuszna. W końcu technologia stanie się łatwo dostępna dla ludzi, którzy nie mogą mówić. Dla osób pozbawionych mowy oznacza to, że mogą odzyskać szersze połączenie ze światem, być może kontynuować pracę, podtrzymywać przyjaźnie i relacje rodzinne” – Pat Bennett napisała w wywiadzie udzielonym jeszcze za pomocą emaila.

„Pokazaliśmy, że można dekodować mowę, rejestrując aktywność bardzo małego obszaru na powierzchni mózgu” – powiedział prowadzący eksperyment prof. Jaimie Henderson.

Czepek zamiast wszczepu

W niektórych przypadkach może nawet nie być potrzebne wszczepianie czegokolwiek do głowy. Naukowcy z University of Technology Sydney opracowali na przykład system, który zamienia aktywność mózgu na tekst, a główny element systemu ma postać zakładanego na głowę czepka z elektrodami. Jego zadanie to odczytywanie aktywności elektrycznej mózgu (EEG). Sygnały są następnie przetwarzane przez sztuczną inteligencję opartą na dużych modelach językowych – podobną do tej, jaka została zastosowana w ChatGPT. Rozwiązanie ma pomagać w komunikacji osobom sparaliżowanym czy po udarach (https://www.youtube.com/watch?v=crJst7Yfzj4).

„W naszych badaniach podejmujemy pionierskie wysiłki, aby czyste sygnały EEG przetwarzać bezpośrednio na język. To przełom w tej dziedzinie. Po raz pierwszy zastosowaliśmy tak zaawansowane techniki dekodowania, aby z odbieranych z mózgu sygnałów uzyskiwać tekst. Wprowadziliśmy innowacyjne podejście do dekodowania aktywności neuronów. Zastosowanie dużych modeli językowych oznacza przekroczenie nowych granic w wykorzystaniu sztucznej inteligencji w neuronauce” – ocenił prof. CT Lin, autor eksperymentu.

Wózek, który słucha myśli

Zdaniem naukowców podobną technologię będzie można zastosować także w innych sytuacjach – np. do sterowania sztucznymi kończynami czy robotami. Prowadzone są już na przykład eksperymenty ze sterowanymi myślą wózkami inwalidzkimi. Zaawansowany system tego rodzaju testowany jest np. w chińskim National University of Defense Technology (https://www.youtube.com/watch?v=22gMSTDlbZ4).

Także w tym przypadku aktywność mózgu użytkownika jest odczytywana przez nieinwazyjny, zakładany na głowę czepek wyposażony w elektrody. Komputer przetwarza tak zebrane informacje na sygnały sterujące ruchem wózka. Użytkownik ma przy tym możliwość wskazania miejsca, do którego chce dojechać, a urządzenie samo się tam przemieszcza. Czytnik EEG współpracuje w tym celu z okularami do rozszerzonej rzeczywistości. Użytkownik może wzrokiem wybrać odpowiedni punkt i kiedy skupi na tym uwagę, czytnik fal mózgowych wykryje odpowiedni sygnał. Komputer zrozumie, że tam jest punkt docelowy i odpowiednio pokieruje wózkiem.

To nie koniec: sztuczna inteligencja wykrywa rozmaite obiekty, które trzeba ominąć lub do których użytkownik wózka chce się zbliżyć. W dotychczasowych eksperymentach automatyczny system uzyskał dokładność przekraczającą 80 proc. Reaguje także na proste polecenia, takie jak „naprzód”, „w lewo” czy „w prawo”.

„Wyniki naszych eksperymentów pokazały, że urządzenie dobrze się spisywało w pomieszczeniach, a obciążenie i zmęczenie użytkowników było na niskim poziomie” – piszą twórcy wózka.

Dzięki takim wynalazkom życie osób z niepełnosprawnością, szczególnie poważną, może stać się znacznie mniej obciążające i dużo przyjemniejsze.