Interfața creier-computer traduce semnalele creierului asociate cu scrierea de mână în text

Cercetătorii din cadrul BrainGate Collaboration au reuşit să descifreze activitatea creierului, asociată cu scrierea de mână.

Lucrând cu un participant de 65 de ani (la momentul studiului) cu paralizie, care avea senzori implantați în creier, cercetătorii au folosit un algoritm pentru a identifica literele în timp ce participantul la studiu se gândea că le scrie şi pe care, ulterior, un sistem de calcul le-a afișat pe un ecran.

Participantul a reuşit să scrie cu o viteză de 90 de caractere pe minut, mai mult decât dublul înregistrării anterioare pentru tastarea cu ajutorul unei interfațe creier-computer.

Ca parte a studiului clinic BrainGate, cercetătorii folosesc mici matrice de electrozi pentru a înregistra semnale de la cortexul motor al creierului. Aceste semnale pot fi apoi utilizate pentru controlul protezelor robotizate, computerelor sau altor dispozitive cu speranța că un astfel de sistem poate ajuta la restabilirea comunicării și a mișcării la persoanele cu paralizie ca urmare a unor răni sau bolii. Credit: BrainGate.org.

Interfețele creier-computer pot restabili comunicarea persoanelor care şi-au pierdut capacitatea de a se mișca sau de a vorbi.

Până în prezent un accent major al cercetării interfețelor creier-computer s-a pus pe restabilirea abilităților motorii grosiere, cum ar fi atingerea și apucarea sau tastarea cu ajutorul unui cursor de computer.

Cu toate acestea, scrierea de mână sau tastarea prin atingere ar putea permite viteze de comunicare mai mari.

Oamenii de știință din cadrul BrainGate Collaboration lucrează de câțiva ani la astfel de sisteme.

Studiile anterioare au implicat participanți care se gândeau la mișcările implicate în indicarea și clicul literelor pe o tastatură virtuală. Acest sistem a permis unui participant să introducă 40 de caractere pe minut, acesta fiind recordul anterior de viteză.

Pentru cel mai recent studiu, cercetătorii BrainGate şi-au dorit să afle dacă este mai bine să ceară unui participant să se gândească la mișcările implicate în scrierea unor cuvinte cu mâna.

„O misiune importantă a cercetării BrainGate Consortium este de a restabili comunicarea rapidă și intuitivă pentru persoanele cu deficiențe severe de vorbire sau motorii”, a declarat profesorul şi neurologul Leigh Hochberg.

„Noua demonstrație a decodării neuronale rapide și precise a scrisului de mână marchează un nou capitol interesant în dezvoltarea neurotehnologiilor utile din punct de vedere clinic.

Vrem să găsim noi modalități de a permite oamenilor să comunice mai repede.

Acest nou sistem folosește atât activitatea neuronală intensă înregistrată de electrozii intracorticali, cât și puterea modelelor de limbaj care, atunci când sunt aplicate literelor decodificate neuronal, pot crea rapid un text precis”, a declarat Dr. Frank Willett, neurolog la Universitatea Stanford și la Institutul Medical Howard Hughes.

Ca parte a studiului clinic, oamenii de știință au plasat doi electrozi mici de dimensiunea unei aspirine într-o parte a creierului participantului la studiu asociată cu mișcarea brațului și a mâinii drepte.

Folosind semnale pe care senzorii le-au preluat de la neuroni individuali, atunci când participantul la studiu și-a imaginat că scrie, un algoritm de învățare automată a recunoscut modelele pe care creierul acestuia le-a produs pentru fiecare literă.

Cu acest sistem bărbatul a reuşit să copieze propoziții și să răspundă la întrebări într-un ritm similar cu cel al unei persoane, de aceeași vârstă, care tastează pe un smartphone.

„Sistemul este atât de rapid deoarece pentru fiecare literă există un model de activitate neuronală extrem de distinctiv, ceea ce înseamnă că este relativ ușor pentru algoritm să le distingă unele de altele, a spus Dr. Willett.

„Inovația ar putea, odată cu dezvoltarea ulterioară, să permită persoanelor cu paralizie să scrie rapid fără a-și folosi mâinile”, a spus Dr. Krishna Shenoy, cercetător la Universitatea Stanford.

„Această tehnologie și altele asemenea au potențialul de a ajuta persoanele care suferă de tot felul de dizabilități”, a adăugat Dr. Jose Carmena, inginer în cadrul Universităţii din California, Berkeley.

„Deși concluziile sunt preliminare, este un mare progres în domeniu.

Interfețele creier-computer transformă gândirea în acțiune. Această lucrare este un exemplu perfect: interfața decodează gândul de a scrie și produce acțiunea.

Oamenii care se înscriu în experimentul BrainGate sunt uimitori.

Spiritul lor de pionierat ne permite nu numai să obținem noi cunoștințe despre funcția creierului uman, ci şi să creăm sisteme care să ajute alte persoane cu paralizie”, a declarat profesorul Hochberg.

Studiul cercetătorilor a fost publicat în revista Nature.

Sursă: Sci-News