Επιστήμονες
στις ΗΠΑ δημιούργησαν το πρώτο «έξυπνο» -εμφυτευμένο στον εγκέφαλο- σύστημα που
μετατρέπει, σε πραγματικό χρόνο, σε κείμενο στην οθόνη ενός υπολογιστή το
γράψιμο με το χέρι που φαντάζεται με τον νου του ένας παράλυτος. Researchers
have, for the first time, decoded the neural signals associated with writing
letters, then displayed typed versions of these letters in real time. They hope
their invention could one day help people with paralysis communicate. Two tiny
arrays of implanted electrodes relayed information from the brain area that
controls the hands and arms to an algorithm, which translated it into letters
that appeared on a screen. Credit:
F. Willett et al./Nature 2021/Erika Woodrum
Αυτή
η καινοτομική διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή (Brain-Computer Interface-BCI),
εφόσον βελτιωθεί περαιτέρω, θα επιτρέψει σε παράλυτους ανθρώπους να «γράφουν»
γρήγορα με το μυαλό τους, χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιούν τα χέρια τους,
και έτσι να επικοινωνούν με τους άλλους.
Οι
ερευνητές του Πανεπιστημίου Στάνφορντ της Καλιφόρνια, του Πανεπιστημίου Μπράουν
του Ρόουντ Άϊλαντ και του Ιατρικού Ινστιτούτου Χάουαρντ Χιουζ, με επικεφαλής
τον Φράνσις Γουίλετ, οι οποίοι ανήκουν στην επιστημονική ομάδα BrainGate και
έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», αποκωδικοποίησαν τα
νευρωνικά σήματα του εγκεφάλου που σχετίζονται με την προσπάθεια να γράψει
κάποιος με το χέρι.
Σε
έναν 65χρονο παράλυτο από το λαιμό και κάτω (λόγω τραύματος στη σπονδυλική
στήλη το 2007) εμφυτεύτηκαν δύο μικροί εγκεφαλικοί αισθητήρες που, με τη
βοήθεια ενός αλγόριθμου τεχνητής νοημοσύνης (μηχανικής μάθησης), κατέγραφαν τα
γράμματα που ο ασθενής προσπαθούσε να «γράψει» στο μυαλό του, ενώ φανταζόταν
ότι κρατάει ένα στυλό στο χέρι του και γράφει σε ένα επίσης φανταστικό χαρτί.
As the participant
imagined writing a letter or symbol, sensors implanted in his brain picked up
on patterns of electrical activity, which an algorithm interpreted to trace the
path of his imaginary pen. Credit:
F. Willett et al./Nature 2021
Κάθε
γράμμα έχει ένα διακριτό νευρωνικό αποτύπωμα, το οποίο ο αλγόριθμος μπορεί να
διακρίνει. Στη συνέχεια το σύστημα «μεταφράζει» σε πραγματικό χρόνο τα νοητικά
γράμματα σε κείμενο στην οθόνη, με ακρίβεια της τάξης του 94%, η οποία φθάνει
το 99%, όταν στη συνέχεια χρησιμοποιηθεί ένα λογισμικό αυτόματης διόρθωσης στο
κείμενο που έχει παράγει ο υπολογιστής.
Ο παράλυτος πέτυχε ρυθμό γραψίματος 90 χαρακτήρων ή περίπου 18 λέξεων το λεπτό, υπερδιπλάσιο σε σχέση με το προηγούμενο ρεκόρ μέσω χρήσης διεπαφής BCI, που ήταν περίπου 40 χαρακτήρες το λεπτό. Ο ασθενής μπορούσε, πλέον, να γράφει προτάσεις και να απαντά σε ερωτήσεις με ταχύτητα σχεδόν παρόμοια με αυτή που κάποιος υγιής συνομήλικός του πληκτρολογεί στο κινητό τηλέφωνο (γύρω στους 115 χαρακτήρες ή 23 λέξεις το λεπτό).
Αυτές
οι τεχνολογίες, που μετατρέπουν τη σκέψη σε κείμενο ή πράξη (π.χ. κίνηση
τεχνητού προσθετικού χεριού) μπορούν να βοηθήσουν ανθρώπους με κάθε είδους
αναπηρίες. Όταν μία νευροεκφυλιστική πάθηση όπως η αμυοτροφική πλευρική
σκλήρυνση, ένα εγκεφαλικό ή ένας σοβαρός τραυματισμός παραλύουν κάποιον και
χάνει τη δυνατότητα κίνησης των χεριών και των ποδιών του, ακόμη κι αν έχουν
περάσει πολλά χρόνια από την αρχή της παράλυσης, δεν χάνεται η νευρωνική
δραστηριότητα του εγκεφάλου του που αντιστοιχεί στο περπάτημα, στην κίνηση του
χεριού ή στην ομιλία. Είναι ακριβώς αυτή η δυνατότητα που αξιοποιεί η νέα
τεχνολογία και είναι τώρα η πρώτη φορά που μετατρέπεται σε γραπτό κείμενο
υπολογιστή το νοητικό/φανταστικό γράψιμο (mindwriting).
Πηγές: F.R.
Willett et al. High-performance brain-to-text communication
via handwriting. Nature. Published online May 12, 2021.
doi: 10.1038/s41586-021-03506-2. - https://www.sciencenews.org/article/brain-implants-translate-handwriting-text
- https://www.amna.gr/home/article/552469/To-proto-sustima-technitis-noimosunis-pou-metatrepei-se-keimeno-to-noitiko-grapsimo-me-to-fantastiko-cheri-enos-paralutou
