Implant w mózgu zamieni wyobrażenie w znak

Badania naukowców z Uniwersytetu Stanforda w Stanach Zjednoczonych pokazały, że osoby z różnych powodów unieruchomione i mające problem z porozumiewaniem się (np. po udarach, urazach kręgosłupa itd.) mogą w przyszłości zyskać narzędzie skutecznej komunikacji. Wszczepienie pacjentowi z takim problemem specjalnego implantu pozwoliło mu napisać poprawny tekst na klawiaturze za pomocą... myśli.

Mózg – wielki sterowniczy

Naukowcy stworzyli interfejs mózg-komputer (BMI, brain-machine interface). Skupili się na wyłapaniu powiązania między wyobrażeniem znaku „w głowie" człowieka a ruchami mięśni, które wyobrażenie to wywoła. A dokładniej – na ruchu neuronów aktywowanych myślą o konkretnym znaku. Wykorzystali do tego implant wszczepiony do kory przedruchowej mózgu, czyli tej jego części, która odpowiada za planowanie i wykonywanie ruchów ciała.

Po tym, gdy mózg „postanowi" napisać określony znak, np. literę, czyli pojawi się konkretny zamiar działania (intencja), decyzja ta przekazywana jest do kory ruchowej, która zamiar przemienia w ruchy mięśni wymagane do wykonania zadania. Badacze w tej właśnie części mózgu umieścili implanty, które miały wychwycić sygnały (intencje) prowadzące do napisania litery.

Przełomowa prędkość

Uczestnik badania, któremu wszczepiono implanty, wyobrażał sobie pisanie liter na kartce, a naukowcy rejestrowali aktywność neuronalną mózgu podczas tego procesu. W korze przedruchowej pacjenta znajdowało się około 200 elektrod. Nie wszystkie przekazywały dane przydatne z punktu widzenia badanego procesu, ale te, które informację taką dawały, pozwoliły na wyciągnięcie istotnych wniosków. Naukowcy zidentyfikowali w ten sposób cechy zapisów neuronalnych charakterystycznych dla wyobrażenia poszczególnych liter (odpowiadające im skupiska neuronów).

Badanie obejmowało stosunkowo niewielką ilość danych – tylko 242 znaki umieszczone w przygotowanych wcześniej zdaniach. Uczestnik był w stanie „napisać" wówczas około 90 znaków na minutę (poprzedni rekord sterowanego implantem pisania na klawiaturze wynosił około 25 znaków na minutę). Poziom błędu wynosił około 5 procent, ale po zastosowaniu systemu autokorekty spadł do 1 procenta.

Kiedy uczestnik badania miał za pomocą myśli „napisać" swobodne odpowiedzi na zadane pytania (a nie przygotowany wcześniej tekst), prędkość działania spadła do 75 znaków na minutę, a poziom błędu po autokorekcie wynosił 2 procent.

Początek obiecującej drogi

Naukowcy zastrzegają, że jest to wstępne badanie – na razie sprawdziło się u jednej osoby, poza tym nie testowali oni odwzorowania cyfr, wielkich liter i większości znaków interpunkcyjnych. Jednak istotny wzrost prędkości tworzenia komunikatu w porównaniu z wcześniejszymi eksperymentami i osiągnięta wysoka dokładność wskazują na duży potencjał metody, która zapewne będzie dalej sprawdzana i rozwijana.

Badacze swoje odkrycie opublikowali tutaj.

fot. peshkova/Adobe Stock