Το σύστημα χρησιμοποιεί δύο σειρές εμφυτευμένων ηλεκτροδίων που καταγράφουν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου που παράγεται σκεπτόμενος τη σύνταξη γραμμάτων. Αυτές οι πληροφορίες συλλέγονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο από έναν υπολογιστή, ο οποίος μετατρέπει αυτά τα δεδομένα σε λέξεις στην οθόνη.
Shinoy Lab / Erica Woodrum
Οι άνθρωποι ήταν πάντα γοητευμένοι από την ιδέα κάποιου ή κάτι που μπορεί να διαβάσει το μυαλό μας – είτε πρόκειται για τηλεπάθεια, για υπολογιστή είτε για τον Άγιο Βασίλη. Οι επιστήμονες λένε τώρα ότι έχουν αναπτύξει ένα σύστημα που συνδυάζει τη μηχανική μάθηση και μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή, ή BCI, για να διαβάσουν τη γραφή που εμφανίζεται στον εγκέφαλο αντί για χαρτί.
Μια ομάδα επιστημόνων συνεργάστηκε με έναν 65χρονο παράλυτο από το λαιμό προς τα κάτω, χρησιμοποιώντας αισθητήρες εμφυτευμένους στον εγκέφαλό του για να ανιχνεύσει νευρική δραστηριότητα που σχετίζεται με το χειρόγραφο. Ακριβώς όπως ο εθελοντής φαντάστηκε να γράφει γράμματα, αυτή η δραστηριότητα τροφοδοτήθηκε σε έναν αλγόριθμο που τον μεταφράζει, σε πραγματικό χρόνο, σε κείμενο που εμφανίζεται στην οθόνη.
Οι λεπτομέρειες του πειράματος είναι καταχωρημένες Αναφορά στο τρέχον τεύχος του περιοδικού Nature. Συν-συγγραφέας μελέτης Κρίσνα ΣινούιΈνας ερευνητής στο Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, λέει ότι αυτή η μέθοδος φαίνεται ισχυρότερη από παρόμοιες μελέτες που έχουν δοκιμάσει Μετάφραση ομιλίας Αντί γραφής.
“Επί του παρόντος, άλλοι ερευνητές μπορούν να πετύχουν περίπου 50 λέξεις από το λεξικό χρησιμοποιώντας μεθόδους μηχανικής εκμάθησης κατά την αποκωδικοποίηση της ομιλίας”, Shenoy. Είπε σε δήλωση. “Χρησιμοποιώντας το χειρόγραφο της εγγραφής από εκατοντάδες μεμονωμένους νευρώνες, μπορούμε να γράψουμε οποιοδήποτε γράμμα και έτσι οποιαδήποτε λέξη παρέχει πραγματικά ένα” ανοιχτό λεξιλόγιο “που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις περισσότερες καταστάσεις της ζωής.”
Η ελπίδα είναι ότι ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να επιτρέψει στους παραλυμένους ανθρώπους να γράφουν και Επικοινωνήστε αποτελεσματικά χωρίς να χρησιμοποιήσετε τα χέρια τους. Ξεκίνημα Neuralink με την υποστήριξη του Elon Musk Είναι πιο γνωστή για την εργασία σε μια παρόμοια τεχνική εγκεφάλου εμφυτεύματος.
“Απλώς σκεφτείτε πόση μέρα περνάτε σε υπολογιστή ή επικοινωνείτε με κάποιον άλλο”, είπε ο Shinui. “Η αποκατάσταση της ικανότητας των ανθρώπων που έχουν χάσει την ανεξαρτησία τους να αλληλεπιδρούν με υπολογιστές και άλλα πράγματα είναι υψίστης σημασίας, και αυτό κάνει έργα όπως αυτό το μέτωπο και το κέντρο.”
Το σύστημα έχει αποδειχθεί ως απόδειξη της έννοιας σε έναν μόνο ασθενή μέχρι στιγμής. Βασίζεται σε προηγούμενη δουλειά της ομάδας Shenoy, όπου οι συμμετέχοντες εμφυτεύθηκαν με αισθητήρες νευρικών προσπαθειών κινήσεις βραχίονα για να μετακινήσουν έναν κέρσορα στην οθόνη για να δείξουν και να πατήσουν γράμματα και να διατυπώσουν λέξεις και προτάσεις. Αυτή η μέθοδος επέτρεψε στους χρήστες να «πληκτρολογήσουν» περίπου 40 χαρακτήρες ανά λεπτό, ενώ η νέα μέθοδος χειρόγραφου έβλεπε ρυθμούς έως και 90 χαρακτήρες ανά λεπτό και πιστεύεται ότι είναι μια νέα εγγραφή για γραφή μέσω BCI.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αυτό το ποσοστό είναι περίπου το ίδιο με κάποιον της ίδιας ηλικίας με έναν 65χρονο συμμετέχοντα που πληκτρολογεί σε smartphone.
Το σύστημα πήρε μηνύματα από τον εγκέφαλο ενός παραλυμένου συμμετέχοντα καθώς φαντάστηκε να τα γράψει.
Willett et al. / Nature 2021 / Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes
“Η επικοινωνία είναι θεμελιώδης για τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούμε στην κοινωνία”, δήλωσε η Debara Tucci, διευθύντρια του Εθνικού Ινστιτούτου για την Κωφή και Άλλες Διαταραχές της Επικοινωνίας, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. «Στον σημερινό κόσμο της διαδικτυακής επικοινωνίας, τα άτομα με σωματικές και σοβαρές διαταραχές της ομιλίας μπορούν να αντιμετωπίσουν σημαντικά εμπόδια επικοινωνίας και πιθανώς απομόνωση. Ελπίζουμε ότι αυτά τα αποτελέσματα θα ενθαρρύνουν την εμπορική ανάπτυξη αυτής της σύγχρονης τεχνολογίας BCI.
Η Shenoy θα ήθελε να δει το χειρόγραφο να ενσωματώνεται σε ένα πιο περίπλοκο σύστημα βασισμένο σε BCI που επιτρέπει επίσης αποκωδικοποίηση ομιλίας, πλοήγηση σήματος και κλικ όπως οι τρέχουσες διεπαφές smartphone.
«Η ύπαρξη αυτών των δύο ή τριών τρόπων και η εναλλαγή μεταξύ τους είναι κάτι που κάνουμε φυσικά», είπε.
Στη συνέχεια, η ομάδα στοχεύει να συνεργαστεί με έναν συμμετέχοντα που δεν μπορεί να μιλήσει ή πάσχει από νευροεκφυλιστική διαταραχή όπως το ALS που μπορεί να κλέψει όσους αγωνίζονται με την ομιλία.