V testu nové verze systému mozkových implantátů BrainGate dokázali dva paralyzováni lidé ovládat kurzor počítače s přesněji a rychleji, než se v podobných experimentech dosud podařilo zaznamenat. Tématu se věnoval Business Insider, výsledky výzkumu zveřejnil vědecký magazín Nature Medicine.
Zlepšení výsledků nastalo z více příčin. Vylepšený hardware umožnil zkrátit zpoždění mezi představou pohybu a samotným pohybem kurzoru. Lepší zpracování signálu pro změnu umožnilo odstranit rušivý vliv elektrického šumu okolí.
Model zařízení BrainGate
Ovládání kurzoru zjednodušil i vylepšený algoritmus dekódující mozkovou aktivitu. Zvýšit přesnost pomohla i odlišná formulace instrukcí. Ty nezahrnovaly pohyb celé ruky jako v minulých experimentech, ale pouze pohyb prstu.
S implantátem v mozku
Zařízení vyvinul třicetičlenný vědecký tým neurovědců, inženýrů a počítačových vědců z Brownovy univerzity, Stanfordovy univerzity a dalších institucí. Systém využívá skutečnost, že když se rozhodneme provést nějaký pohyb, v našem mozku vznikne unikátní vzorec elektrické aktivity, který odešle příkaz svalům.
Oba paralyzováni účastníci testování měli proto v pohybové (motorické) kůře mozku voperován čtyřmiletrový čtvercový implantát s elektrodami. Ty detekovaly vzorce mozkové aktivity vznikající v okamžiku, kdy se rozhodli pohnout rukou nebo dlaní.
U zdravých lidí by impulsy putovaly přes nervy až do svalů, které by pohyb provedly. V tomto případě signál přenášel vodič. Spojoval implantát s počítačem, kde sofistikované algoritmy proměňovaly vzorec elektrické aktivity na pohyb kurzoru na obrazovce.
Efektivnější i jednodušší
Během každého pokusu seděli účastníci před monitorem, který zobrazoval náhodně rozmístěny body. Vědci je následně vyzvali, abys představili, že pohnou prstem (tedy kurzorem) směrem k některému z nich.
Účastníkům se to dařilo v nejkratším čase, jaký se kdy podařilo při podobných experimentech zaznamenat. Navíc, podle obou bylo ovládání systému poměrně jednoduché
Jeden z účastníků dokázal pomocí myslí ovládaného kurzoru psát rychlostí šest slov za minutu. Celkově se oběma dařilo provádět úkoly o 50% rychleji než se starší verzí systému.
Videozáznam experimentu:
Technologie má stále řadu omezení. Software, který se používá k dekódování mozkové aktivity, je například třeba během každého testování opakovaně kalibrovat kvůli zlepšení ovládání. To je pro každodenní používání nepraktické.
V neposlední řadě, zařízení je nutné zapojit přímo do mozku přes lebku pacienta. Vědci proto pracují na implantátu, který bude po voperován vysílat signály bezdrátově.
Cíl se blíží
Schopnost ovládat počítač mozkovou aktivitou může výrazně zlepšit kvalitu života a schopnost komunikovat u lidí, kteří jsou z různých příčin paralyzováni. Například u pacientů, kteří ztratili schopnost pohybu kvůli mozkové mrtvici, po zranění páteře, nebo trpí amyotrofickou laterální sklerózou (ALS), která postihla například fyzika Stephena Hawkinga, a kterou trpí i oba účastníci výzkumu.
„Když dokáží ovládat kurzor intuitivně as vysokou mírou přesnosti, mohou ho použít na různé jiné úkoly, například psaní, běžné používání počítače, nebo cokoliv, na co byste použili kurzor,“ řekl neurochirurg Jaimie Henderson ze Stanfordovy univerzity, který výzkum vedl.
Pomocí zařízení BrainGate se v minulosti podařilo ovládat i robotické ruky. Výzkumníci proto doufají, že nakonec pomocí systému elektrické stimulace dokáží obnovit ovládání samotných končetin pacienta. „Jsme o krok blíže k dosažení našeho cíle,“ prohlásil Henderson.
