Un bărbat paralizat a scris propoziții doar imaginându-și cuvintele. Cum a fost posibil acest lucru

Proiectul Neuralink al 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. Dar un pas important în acest sens a fost făcut de un bărbat paralizat care a reușit să scrie propoziții cu ajutorul minții.

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

Încercările anterioare de a oferi capacități de tastare persoanelor paralizate prin implanturi au presupus să le oferi subiecților o tastatură virtuală și să le permită 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. De asemenea, solicită utilizatorului să petreacă timpul pentru a afla cum să controleze sistemul.

Dar există și alte modalități posibile pentru a scoate din creier idei, direct pe pagină. Undeva, în procesul nostru de gândire a scrierii, 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 deosebit de bine înțeles.

Un bărbat paralizat care a scris cu puterea minții oferă speranță pentru această tehnologie

Cum funcționează, mai exact? O decizie este transmisă cortexului prefrontal, unde se traduce în acțiuni. Din nou, există o etapă de intenție, în care cortexul 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 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 ta este relativă la pagina pe care scrii).

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

În total, au existat aproximativ 200 de electrozi în cortexul prefrontal al participantului. Nu toți au fost informative pentru scriere. Dar pentru cei care au fost, autorii au efectuat o analiză principală, care a identificat trăsăturile înregistrărilor neuronale care au diferit cel mai mult atunci când au fost imaginate diferite litere. Cercetătorii au cerut, de asemenea, participantului să facă semne de punctuație precum virgula și semnul întrebării și au folosit simboluri pentru a indica un spațiu.

Companiile ar putea începe să găsească tehnologia care merită comercializată

În general, cercetătorii au descoperit că ar putea descifra ce gândea 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 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), sistemul a funcționat remarcabil de bine. Decalajul dintre gând și un simbol care apare pe ecran a fost de doar aproximativ o jumătate de secundă, iar participantul a reușit să producă aproximativ 90 de caractere pe minut, depășind cu ușurință înregistrarea anterioară, care era de aproximativ 25 de caractere pe minut. Rata de eroare 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 au fost făcute cu fraze pregătite. Odată ce sistemul a fost validat, totuși, cercetătorii i-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.

Așa cum au spus cercetătorii, 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 implanturilor se schimbă în timp, poate 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, 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 litere, permițând interacțiuni mai normale cu împrejurimile. Problema literelor ar putea fi rezolvată parțial folosind un alfabet alternativ proiectat de cercetători, în care toate literele sunt definite prin modele diferite.

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