שתל מוח מתרגם את מחשבותיו של אדם משותק לטקסט עם דיוק של 94%

שבב שתל ממשק מוח-מחשב. (BrainGate)

גבר משותק מהצוואר ומטה עקב פגיעה בחוט השדרה שספג ב-2007 הראה שהוא יכול להעביר את מחשבותיו, הודות למערכת השתלת מוח שמתרגמת את כתב היד המדומיין שלו לטקסט ממשי.

המכשיר - חלק משיתוף פעולה מחקר ארוך שנקראBrainGate- הוא ממשק מוח-מחשב (BCI), שמשתמש בינה מלאכותית (AI) לפרש אותות של פעילות עצבית שנוצרו במהלך כתב יד.

במקרה זה, האיש - שנקרא במחקר T5, והיה בן 65 בזמן המחקר - לא כתב שום כתיבה, שכן ידו, יחד עם כל איבריו, היו משותקים במשך כמה שנים.

אבל במהלך הניסוי, דווח ב טֶבַע מוקדם יותר השנה , האיש התרכז כאילו הוא כותב - ביעילות, וחשב לעשות את האותיות בעט ונייר דמיוניים.

בזמן שעשה זאת, אלקטרודות שהושתלו בקליפת המוח המוטורית שלו תיעדו אותות של פעילות המוח שלו, שפורשו אז על ידי אלגוריתמים הפועלים במחשב חיצוני, ופענחו את מסלולי העט הדמיוניים של T5, אשר עקבו מנטלית אחר 26 אותיות האלפבית וכמה סימני פיסוק בסיסיים. .

'המערכת החדשה הזו משתמשת הן בפעילות העצבית העשירה המתועדת על ידי אלקטרודות תוך קורטיקליות והן בכוחם של מודלים של שפה, שכאשר מיושמים על האותיות המפוענחות עצבית, יכולים ליצור טקסט מהיר ומדויק', אומר המחבר הראשון של המחקר פרנק ווילט, חוקר תותבות עצביות מאוניברסיטת סטנפורד.

מערכות דומות שפותחו כחלק מה-BrainGate היותעתיק פעילות עצבית לטקסטבמשך כמה שנים, אבל ממשקים קודמים רבים התמקדו במטאפורות מוחיות שונות לציון תווים לכתוב - כמו הקלדה באמצעות הצבע והקלקה עם סמן מחשב הנשלט על ידי המוח.

עם זאת, לא היה ידוע עד כמה ייצוגים עצביים של כתב יד - מיומנות מוטורית מהירה ומיומנת יותר - עשויים להישמר במוח, וגם לא באיזו מידה ניתן למנף אותם לתקשורת עם ממשק מוח-מחשב, או BCI.

כאן, T5 הראה כמה הבטחה מערכת כתב יד וירטואלית יכולה להציע לאנשים שאיבדו כמעט כל תנועה פיזית עצמאית.

תרשים של אופן פעולת המערכת. (פ. ווילט וחב', טבע , 2021, אריקה וודרום)

במבחנים, האיש הצליח להשיג מהירויות כתיבה של 90 תווים לדקה (כ-18 מילים לדקה), עם דיוק של כ-94 אחוזים (ועד 99 אחוז דיוק עם תיקון אוטומטי מופעל).

לא רק שהשיעור הזה מהיר משמעותית מניסויי BCI קודמים (באמצעות דברים כמו מקלדות וירטואליות), אלא שהוא כמעט שווה למהירות ההקלדה של משתמשי סמארטפונים בקבוצת הגיל של הגבר - שהיא בערך 115 תווים או 23 מילים לדקה, החוקרים אמר.

'למדנו שהמוח שומר על יכולתו לרשום תנועות עדינות עשור שלם לאחר שהגוף איבד את יכולתו לבצע את התנועות הללו', אומר ווילט .

'ולמדנו שתנועות מתוכננות מסובכות הכוללות שינוי מהירויות ומסלולים מעוקלים, כמו כתב יד, יכולות להתפרש בקלות ובמהירות רבה יותר על ידי האלגוריתמים של הבינה המלאכותית שבה אנו משתמשים מאשר תנועות מכוונות פשוטות יותר כמו הזזת סמן בכיוון ישר. נתיב במהירות קבועה״.

ביסודו של דבר, החוקרים אומרים שאותיות אלפביתיות שונות מאוד זו מזו בצורתן, כך שה-AI יכול לפענח את כוונת המשתמש במהירות רבה יותר עם ציור התווים, בהשוואה למערכות BCI אחרות שאינן עושות שימוש בעשרות כניסות שונות ב- בְּאוֹתָה צוּרָה.

כתב ידו המדומיין של האיש, כפי שפורש על ידי המערכת. (פרנק ווילט)

למרות הפוטנציאל של טכנולוגיה ראשונה מסוגה זו, החוקרים מדגישים שהמערכת הנוכחית היא רק הוכחה לקונספט עד כה, לאחר שהוכחה שהיא עובדת רק עם משתתף אחד, כך שבהחלט לא מדובר במוצר שלם ובעל קיימא קלינית עַד כֹּה.

השלבים הבאים במחקר יכולים לכלול הכשרת אנשים אחרים להשתמש בממשק, הרחבת מערך התווים כך שיכלול יותר סמלים (כגון אותיות גדולות), חידוד רגישות המערכת והוספת כלי עריכה מתוחכמים יותר עבור המשתמש.

יש עוד הרבה עבודה לעשות, אבל אנחנו יכולים להסתכל על פיתוח חדש ומרגש כאן, שנותן את היכולת לתקשר בחזרה לאנשים שאיבדו אותה.

'התוצאות שלנו פותחות גישה חדשה עבור BCIs ומדגימות את ההיתכנות של פענוח מדויק של תנועות מהירות ומיומנות שנים לאחר שיתוק,' כותבים החוקרים .

'אנחנו מאמינים שהעתיד של BCIs תוך קורטיקלי הוא מזהיר.'

הממצאים מדווחים ב טֶבַע .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.