Implantati koji čitaju misli

Govor je prirodan i intuitivan način da ljudi izraze svoje misli i želje. Neke neurološke bolesti, poput amiotrofične lateralne skleroze (ALS) i cerebralnih lezija, mogu dovesti do gubitka ove sposobnosti, ostavljajući pacijente bez ikakvih sredstava komunikacije.

Interfejsi mozga i mašine (BMI) su uređaji koji nude obećavajući tehnološki put za obnavljanje komunikacije, snimanjem neuronske aktivnosti povezane sa govorom iz korteksa.
Uređaj, deo dugogodišnje istraživačke saradnje pod nazivom BrainGate, je interfejs mozga i računara (BCI) koji koristi veštačku inteligenciju za tumačenje signala neuronske aktivnosti, generisane tokom pisanja rukom.

Implantirani čip interfejsa mozga i računara. (BrainGate)
Izvor fotografije:
https://newatlas.com/good-thinking/bci-handwriting-text-messages/

U eksperimentu sprovedenom u cilju procenjivanja uspesnošti funkcionisanja ovog interfejsa, čovek koji u istraživanju nosi oznaku T5 nije imao mogućnost pisanja, zbog toga što mu je ruka, zajedno sa svim ostalim udovima, bila paralisana.

Dijagram funkcionisanja sistema
Izvor ilustracije:
https://www.sciencealert.com/brain-implant-enables-paralyzed-man-to-communicate-thoughts-via-imaginary-handwriting

Tokom eksperimenta, čovek se koncentrisao kao da piše – efektivno, razmišljajući o tome da napiše slova zamišljenom olovkom i papirom.
Dok je to radio, elektrode ugrađene u njegov motorni korteks snimale su signale njegove moždane aktivnosti. Njih su zatim interpretirali algoritmi koji su bili pokrenuti na spoljnom računaru, dekodirajući zamišljene putanje olovke koja je mentalno ispisivala 26 slova abecede i neke osnovne znakove interpunkcije. U testovima, čovek je uspeo da postigne brzinu pisanja od 90 znakova u minuti (oko 18 reči u minuti), sa tačnošću od približno 94%.

Zamišljeni rukopis ispitivanog čoveka
Izvor ilustracije:
https://www.sciencealert.com/brain-implant-enables-paralyzed-man-to-communicate-thoughts-via-imaginary-handwriting

Naučnici iz San Dijega su osmislili načine da „čitaju“ reči direktno iz mozga. Moždani implantati mogu da prevedu unutrašnji govor u spoljašnje signale, omogućavajući komunikaciju sa ljudima sa paralizom ili drugim bolestima koje oduzimaju sposobnost govora ili kucanja.

Implant koji može da prevede moždanu aktivnost u rečenice
Izvor fotografije:
https://www.sciencenews.org/article/neural-implant-can-translate-brain-activity-sentences

Neki ljudi kojima je potrebna pomoć u komunikaciji, trenutno mogu da koriste uređaje koji zahtevaju male pokrete, kao što je blago skretanje pogleda s jedne u drugu stranu. Takvi pokreti nisu mogući za svakoga.  Dakle, nove studije su ciljale na pronalaženje alternativnog uređaja koji zahteva od osobe da ne radi ništa više od razmišljanja. Neuralne signale, povezane sa rečima, detektuju elektrode ugrađene u mozak. Signali se zatim mogu prevesti u tekst koji se može čuti pomoću kompjuterskih programa koji generišu govor.

Naučnici su mogli tačno da predvide na koju od osam reči misli osoba koja je bila potpuno paralizovana od vrata nadole. Čovek je bio bilingvalan, a istraživači su uspeli da detektuju i engleske i španske reči. Elektrode su pokupile signale nervnih ćelija u njegovom zadnjem parijetalnom korteksu, delu mozga zaduženim za govor i pokrete ruku. Moždani implantat bi se na kraju mogao koristiti za kontrolu uređaja koji mogu obavljati zadatke koji se obično rade rukom.

Prevođenje moždanih signala do generisanog govora
Izvor ilustracije:
https://emerj.com/mindcontrol-translating-brain-signals-to-a-voice-synthesizer/

Drugi eksperiment, koji je predvodio Šon Mecger, neuronaučnik sa Kalifornijskog univerziteta u San Francisku oslanjao se na spelovanje. Učesnik je bio čovek po imenu Pančo, koji nije mogao da govori više od 15 godina nakon saobraćajne nesreće i moždanog udara. U novom istraživanju, Pančo nije koristio slova. Umesto toga, pokušao je da tiho izgovori kodne reči, kao što su „alfa“ za A i „eho“ za E. Nižući ova kodna slova u reči, čovek je isključivo pomoću misli „izgovorio“ nekoliko jednostavnih rečenica. Svaka sesija spelovanja završavala bi se kada bi čovek pokušao da stisne ruku, stvarajući tako nervni signal vezan za pokret koji bi zaustavio dekodiranje.

Šematski prikaz eksperimenta
Izvor ilustracije:
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33611-3

Da bi bile korisne, trenutne tehnike će morati da postanu brže i tačnije. Takođe, nejasno je da li će tehnologija raditi za ljude sa težim poremećajima govora. U svakom slučaju, primena ovih interfejsa otvara spektar novih mogućnosti za ljude sa otežanom komunikcijom i njihova integracija u svakodnevni život ovih ljudi bi značila revoluciju u svetu nauke i medicine.

Izvori:

• S. K. WANDELT1, D. A. BJANES2, L. BASHFORD3, I. ROSENTHAL4, K. PEJSA2, B. LEE5, C. LIU5, R. A. ANDERSEN6; 1Caltech, 3Biol. and Biol. Engin., 4Computation and Neural Systems, 2Caltech, Pasadena, CA; 5USC, Los Angeles, CA; 6BBE, Calif Inst. of Technol., Pasadena, CA. Decoding speech and internal speech from populations of single units from the supramarginal gyrus in a tetraplegic human. Program No. 390.07. 2022 Neuroscience Meeting Planner. San Diego, CA: Society for Neuroscience, 2022. Online.
• https://www-sciencealert-com.cdn.ampproject.org/v/s/www.sciencealert.com/brain-implant-enables-paralyzed-man-to-communicate-thoughts-via-imaginary-handwriting/amp?amp_gsa=1&amp_js_v=a9&usqp=mq331AQKKAFQArABIIACAw%3D%3D#amp_tf=%D0%98%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D1%80%3A%20%251%24s&aoh=16723653929646&referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com&ampshare=https%3A%2F%2Fwww.sciencealert.com%2Fbrain-implant-enables-paralyzed-man-to-communicate-thoughts-via-imaginary-handwriting
•  S. Wandelt et al. Decoding speech and internal speech from populations of single units from the supramarginal gyrus in a tetraplegic human. Society for Neuroscience annual meeting. San Diego. November 14, 2022.
• https://www.sciencenews.org/article/brain-implant-reads-peoples-thoughts?utm_source=Instagram&utm_medium=social&utm_campaign=newsinbio