Un nou implant neuronal permite persoanelor paralizate să scrie folosindu-și imaginația

mai 14, 2021 | Cercetare, Stiri

Neuralink-ul lui Elon Musk a făcut valuri pe partea tehnologică a implanturilor neuronale, dar nu a arătat încă cum am putea folosi de fapt implanturile. Deocamdată, demonstrarea promisiunii implanturilor rămâne în mâinile comunității academice.

În această săptămână, comunitatea academică a oferit un exemplu destul de impresionant al promisiunii implanturilor neuronale. Folosind un implant, un individ paralizat a reușit să introducă aproximativ 90 de caractere pe minut, doar imaginându-și că scria aceste caractere cu mâna.

Încercările anterioare de a oferi capacitatea de tastare a persoanelor paralizate prin implanturi au implicat oferirea subiecților o tastatură virtuală și lăsarea acestora să manevreze un cursor cu mintea. Procesul este eficient, dar lent și necesită atenția deplină a utilizatorului, deoarece subiectul trebuie să urmărească progresul cursorului și să stabilească când să efectueze echivalentul unei apăsări pe tastă.

Dar există și alte rute posibile. În procesul nostru de gândire de scriere ne formăm intenția de a folosi un caracter specific, iar utilizarea unui implant pentru a urmări această intenție ar putea funcționa.

În aval de această intenție, o decizie este transmisă cortexului motor, unde se traduce în acțiuni. Din nou, există o etapă de intenție, în care cortexul motor determină că va forma litera (prin tastare sau scriere, de exemplu), care este apoi tradusă în mișcările musculare specifice necesare pentru a efectua acțiunea. Aceste procese sunt mult mai bine înțelese și sunt ceea ce a vizat echipa de cercetare pentru noua lor activitate.

Mai exact, 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. Prinderea acestor intenții este mult mai probabil să producă un semnal clar decât prinderea mișcărilor în sine, care sunt susceptibile de a fi complexe (orice mișcare implică mai mulți mușchi) și depinde de context (unde mâna dvs. este relativă la pagina pe care scrieți, etc.).

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

În total, au existat aproximativ 200 de electrozi în cortexul premotor al participantului. Nu toți au fost informativi pentru scrierea scrisorilor. Dar pentru cei care au fost, autorii au efectuat o analiză componentă principală, care a identificat trăsăturile înregistrărilor neuronale care au diferit cel mai mult atunci când au fost imaginate diferite litere. Transformând aceste înregistrări într-un complot bidimensional, era evident că activitatea văzută la scrierea unui singur caracter se grupa întotdeauna. Și caractere similare din punct de vedere fizic – p și b, de exemplu, sau h, n și r – au format grupuri unul lângă altul.

În general, cercetătorii au descoperit că ar putea descifra caracterul adecvat cu o precizie de puțin peste 94%, dar sistemul a avut nevoie de o analiză relativ lentă după înregistrarea datelor neuronale. Pentru ca lucrurile să funcționeze în timp real, cercetătorii au instruit o rețea neuronală recurentă pentru a estima probabilitatea unui semnal corespunzător fiecărei litere.

În ciuda faptului că a lucrat cu o cantitate relativ mică de date (doar 242 de caractere în valoare de propoziții), sistemul a funcționat remarcabil de bine. Rata de eroare brută a fost de doar aproximativ 5%, iar aplicarea unui sistem ca o corecție automată de tastare ar putea scădea rata de eroare la doar 1%.

Testele s-au făcut toate cu propoziții pregătite. Odată ce sistemul a fost validat cercetătorii au cerut participantului să introducă răspunsuri la întrebări în formă liberă. Aici, viteza a scăzut puțin (la 75 de caractere pe minut) și erorile au crescut cu 2% după autocorecție, dar sistemul a funcționat în continuare.

Acesta nu este nici măcar un prototip

Așa cum au spus cercetătorii înșiși, acesta „nu este încă un sistem complet viabil din punct de vedere clinic”. Pentru început, a fost utilizat doar la o singură persoană, deci nu avem nicio idee cât de bine ar putea funcționa pentru alții. Alfabetul simplificat utilizat aici 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 neuronii pe care îi citesc sau a acumulării de țesut cicatricial, astfel încât sistemul a trebuit să fie recalibrat în mod regulat – cel puțin o dată pe săptămână pentru a menține o rată de eroare tolerabilă.

Acestea fiind spuse, sistemul prezintă o creștere a vitezei foarte semnificativă în comparație cu sistemele anterioare antrenate de implant, iar precizia este destul de bună. Sistemul are, de asemenea, potențialul de a fi similar cu tastarea prin atingere, în sensul că un utilizator nu trebuie să se concentreze vizual pe producția de litere, permițând interacțiuni mai normale cu împrejurimile utilizatorului. Problema literelor ar putea fi rezolvată parțial folosind un alfabet alternativ proiectat de cercetători, în care toate literele sunt definite prin tipare de accidente diferite. Există mult potențial aici.

Experimentele oferă o amintire a potențialului acestor implanturi și de ce companiile ar putea începe să găsească tehnologia care merită comercializată.

 

 

Sursă material arstechnica.com.