Niedawne postępy w technologii interfejsu mózg-komputer (BCI) umożliwiły dwóm osobom z niemal paraliżem pisanie na klawiaturze z szybkością smartfona — do 22 słów na minutę. To przełomowe osiągnięcie, opublikowane w czasopiśmie Nature Neuroscience, stanowi znaczący krok w kierunku przywrócenia praktycznej komunikacji osobom, które nie mogą używać rąk ani mowy.
Ewolucja interfejsów mózg-komputer
Koncepcja dekodowania sygnałów mózgowych w celu sterowania urządzeniami zewnętrznymi sięga lat 60. XX wieku, kiedy to po raz pierwszy zademonstrowano ją u małp przy użyciu implantów jednoelektrodowych. Na przestrzeni dziesięcioleci technologia BCI ewoluowała:
– W 2006 roku BrainGate zademonstrował kontrolę kursora i protez kończyn.
– BrainGate ulepszył później system pisania na wirtualnej klawiaturze, chociaż prędkość pozostała niska.
– Inne grupy badawcze badały dekodowanie w przód z obszarów mózgu związanych z językiem.
Kluczowym problemem we wcześniejszych systemach była szybkość. Poprzednie metody pisania oparte na mózgu opierały się na wyborze kursora, przez co były znacznie wolniejsze niż naturalne pisanie ręczne. To nowe podejście pozwala ominąć to wąskie gardło.
Jak działa nowy system
Naukowcy z BrainGate wytrenowali model sztucznej inteligencji w celu rozpoznawania zamierzonych ruchów dłoni lub palców w zakręcie przedśrodkowym, obszarze mózgu kontrolującym funkcje motoryczne. Uczestnicy próbowali poruszać sparaliżowanymi kończynami, podczas gdy sztuczna inteligencja przewidywała odpowiednie litery na standardowej klawiaturze QWERTY. System osiągnął prędkość 110 znaków na minutę (22 słowa na minutę) przy niskim poziomie błędów wynoszącym 1,6% na uczestnika. Drugi uczestnik z paraliżem również wykazał się funkcjonalnym, chociaż wolniejszym pisaniem.
Jest to znacząca poprawa w stosunku do istniejących metod. Poprzednie systemy BCI osiągały prędkość 18 znaków na minutę przy większym marginesie błędu lub 78 znaków na minutę przy marginesie błędu 25%.
Dlaczego prędkość ma znaczenie
Naukowcy podkreślają, że prędkość komunikacji to nie tylko wskaźnik techniczny. „Szybkość komunikacji jest istotna, bo liczy się udział w rozmowie” – mówi Daniel Rubin, współautor badania. Dla osób, które utraciły funkcję mowy i rąk, skuteczna komunikacja ma kluczowe znaczenie dla utrzymania więzi społecznych i uczestnictwa w społeczeństwie. Alternatywne metody, takie jak śledzenie wzroku, są zbyt wolne, aby umożliwić naturalne interakcje.
Pozostałe problemy i przyszłe kierunki
Pomimo postępu technologia napotyka ograniczenia:
– Badanie przeprowadzono tylko z dwoma uczestnikami.
– System wymaga inwazyjnej operacji mózgu w celu zainstalowania implantu.
– Przed każdym użyciem wymagana jest kalibracja, podobnie jak strojenie instrumentu muzycznego.
Szersze pytanie dotyczy tego, czy dekodowanie z kory ruchowej lub obszarów związanych z mową jest bardziej efektywne. Sygnały motoryczne są łatwiejsze do dekodowania, ale obszary mowy mogą zapewniać większą prędkość. Kilka firm, w tym Neuralink, Paradromics i Synchron, opracowuje komercyjne BCI, chociaż powszechne przyjęcie zależy od pokonania tych przeszkód.
Technologia ta pozwala spojrzeć w przyszłość, w której paraliż nie oznacza już ciszy. Chociaż potrzebne są dalsze udoskonalenia, wykazana szybkość i dokładność wskazują, że możliwe jest praktyczne pisanie na klawiaturze mózgu.
