«Τι σου αρέσει περισσότερο όταν ταξιδεύεις στο Grand Canyon;», ρώτησαν οι ερευνητές του Stanford.
Ένας κέρσορας μετακινείται διστακτικά σε μια οθόνη υπολογιστή, εμφανίζεται ένα εικονικό πληκτρολόγιο και, ένας-ένας, επιλέγονται αλφαβητικοί χαρακτήρες.
«Απολαμβάνω την ομορφιά!».
Μία παράλυτη γυναίκα, αδύναμη να κινήσει τους περισσότερους μύες του σώματος της, λόγω Αμυοτροφικής Πλευρικής Σκλήρυνσης (ALS)- νόσος η οποία κατέστη ευρύτερα γνωστή με το Ice Bucket Challenge-, ελέγχει τον κέρσορα διαμέσου ενός εμφυτευμένου τσιπ στον εγκέφαλό της.
Ήταν μία εκ των τριών συμμετεχόντων στη διεξαγωγή έρευνας, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό eLife, διανοίγοντας νέους ορίζοντες στην αξιοποίηση συστημάτων διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, από ανθρώπους με παράλυση.
Όταν τα συστήματα διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή μετεξελιχθούν, θα είναι δυνατό να αξιοποιηθούν και για τον έλεγχο άλλων εργασιών εκτός της πληκτρολόγησης/επικοινωνίας, όπως στην κίνηση αναπηρικών αμαξιδίων, ρομποτικών βραχιόνων, ή ακόμα και σε ηλεκτρόδια που θα διεγείρουν τους αντίστοιχους παραλυμένους μύες.
Ένας άλλος συμμετέχων, 64χρονος με παράλυση λόγω κάκωσης στο νωτιαίο μυελό, σημείωσε νέο ρεκόρ ταχύτητας στην εικονική πληκτρολόγηση, επικοινωνώντας περισσότερες από 8 λέξεις ανά λεπτό!
Ο ρυθμός αυτός είναι 4 φορές ταχύτερος από το προηγούμενο ρεκόρ, αναφέρει ο νευροχειρουργός Jaimie Henderson, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας του Stanford, η οποία συνιστά μέρος της πολυ-πανεπιστημιακής κοινοπραξίας BrainGate. Περαιτέρω βελτιώσεις στο εικονικό περιβάλλον και το λογισμικό αυτόματης συμπλήρωσης (όπως αυτό που χρησιμοποιείται στα smartphones) αναμένεται να ενισχύσει την απόδοση του συστήματος διεπαφής.
Η διάταξη είναι ακόμη πειραματική και δεν ενδείκνυται για ευρεία κλινική χρήση. Υπάρχουν σημαντικές προκλήσεις που η επιστημονική κοινότητα οφείλει να υπερκεράσει. Επί παραδείγματι, η αποστολή δεδομένων πραγματοποιείται από μία διάταξη που τοποθετείται στο κεφάλι και συνδέεται με το εμφυτευμένο τσιπ στον εγκέφαλο, αλλά και με τον υπολογιστή. Ευτυχώς, η ομάδα του Henderson, εργάζεται εντατικά για την περαιτέρω βελτίωση της διάταξης, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στην καθημερινή ζωή αυτών των ανθρώπων και όχι μόνο στο εργαστήριο.
Οι συμμετέχοντες όταν εξοικειώθηκαν με τη χρήση των νέων δυνατοτήτων τους, δήλωσαν ότι ήταν τόσο εύκολο να ελέγξουν τον κέρσορα, που η προσπάθεια δεν ήταν πλέον συνειδητή.
Η λήψη της απόφασης για μία χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο δεν είναι καθόλου εύκολη, πόσω μάλλον, όταν ο σκοπός είναι η εμφύτευση ενός τσιπ. Εξαιτίας αυτής της διστακτικότητας, οι ερευνητές προέβησαν σε δημοσκόπηση παραπληγικών ανθρώπων και διαπίστωσαν, ότι η προθυμία τους να χρησιμοποιήσουν μια τεχνολογία διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, εξαρτάται από το εάν η αποστολή δεδομένων θα ήταν ασύρματου τύπου και αν θα ήταν εφικτό να επικοινωνήσουν περισσότερες από 2 λέξεις ανά λεπτό.
Το σύστημα διεπαφής λειτουργεί ως εξής: Το μικροσκοπικό εμφύτευμα, που έχει μέγεθος ενός μικρού δισκίου ασπιρίνης, εισάγεται στον κινητικό φλοιό, το τμήμα του εγκεφάλου που ελέγχει τις εθελούσιες κινήσεις. Μία συστοιχία από ηλεκτρόδια καταγράφουν τα ηλεκτρικά σήματα των νευρικών κυττάρων, που πυροδοτούν όταν κάποιος σκέφτεται την κίνηση που επιθυμεί να πραγματοποιήσει, ακόμη κι αν αυτό δεν είναι εφικτό λόγω της παράλυσης. Ακολούθως, ένα λογισμικό αποκωδικοποίησης, που ανέπτυξε η κοινοπραξία BrainGate, επεξεργάζεται τα σήματα και τα ερμηνεύει σε εντολές κίνησης του κέρσορα στην οθόνη του υπολογιστή.
Για να λειτουργήσει σωστά το σύστημα διεπαφής, οι ερευνητές ζήτησαν από τους συμμετέχοντες να σκεφτούν ορισμένες κινήσεις, διαφορετικές κάθε φορά, ώστε να καταγράψουν τα σήματα και να εκπαιδεύσουν τον αποκωδικοποιητή σε μία σωστή και αξιόπιστη ερμηνεία.
Στη συνέχεια, ο κάθε συμμετέχων εφηύρε το δικό του τρόπο να ελέγχει το σύστημα, σκεπτόμενος μια διαφορετική κίνηση. Η γυναίκα που έπασχε από τη νόσο ALS φαντάστηκε να μετακινεί το δείκτη και τον αντίχειρα της, για να ελέγξει τη διεύθυνση αριστερά-δεξιά και πάνω-κάτω στη μετακίνηση του κέρσορα. Ο άνδρας με την κάκωση στον νωτιαίο μυελό φαντάστηκε να κινεί ολόκληρο το χέρι του, σαν να προσπαθεί να μετακινήσει ένα αντικείμενο σε τραπέζι.
Το πειραματικό σχήμα βασίστηκε σε δύο προηγούμενες εργασίες της ομάδας του Henderson, οι οποίες περιελάμβαναν τόσο ανθρώπους, όσο και πιθήκους. Στην πρώτη μελέτη, του 2015, οι ερευνητές παρουσίασαν έναν νέο αλγόριθμο αποκωδικοποίησης, που ήταν αποτελεσματικότερος στην πρόβλεψη της κατεύθυνσης του κέρσορα, ενώ στη δεύτερη, το 2016, ακολούθησε ο έλεγχος της λειτουργίας του σε πιθήκους, ώστε να βελτιωθεί η ικανότητα του αλγορίθμου να αναγνωρίζει όχι μόνο την κατεύθυνση του κέρσορα, αλλά και το εάν ο χρήστης ήθελε να κάνει κλικ.
Το καινοτόμο στοιχείο σε αυτή τη μελέτη, εκτός του βελτιωμένου αλγορίθμου, ήταν η φύση των ερωτήσεων, που ήταν πιο γενική και επέτρεπε ελεύθερες απαντήσεις. Ήταν αμφίβολο εάν αυτή η στρατηγική θα λειτουργούσε στην πράξη, καθότι η σκέψη της κίνησης και η απόφαση για το εάν όντως θα πραγματοποιηθεί, γίνονται σχεδόν ταυτόχρονα, και αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει παρεμβολές στην αποκωδικοποίηση των σημάτων. Παρά ταύτα, ο αποκωδικοποιητής αποδείχθηκε ικανός να διακρίνει τη γνησιότητα των εντολών για εθελούσια κίνηση, σηματοδοτώντας ένα άλμα άνευ προηγουμένου προς την πρακτική υλοποίηση της τεχνολογίας, εντός της καθημερινής ζωής των ανθρώπων.
Βέβαια, όπως προαναφέραμε, εξακολουθούν να υφίστανται περιορισμοί για την άμεση εφαρμογή του στην κλινική πράξη. Οι ερευνητές του BrainGate στοχεύουν, ιδανικά, σε μία διάταξη πλήρως εμφυτεύσιμη, με ασύρματη μετάδοση δεδομένων, και ο αποκωδικοποιητής να μην απαιτεί συχνή επαναβαθμονόμηση για να λειτουργεί σωστά.
Όταν τα συστήματα διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή μετεξελιχθούν, θα είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν και για τον έλεγχο άλλων εργασιών εκτός της πληκτρολόγησης/επικοινωνίας, όπως στην κίνηση αναπηρικών αμαξιδίων, ρομποτικών βραχιόνων, ή ακόμα και σε ηλεκτρόδια που θα διεγείρουν τους αντίστοιχους παραλυμένους μύες.
Υ.Γ.: Κάθε φορά που διαβάζω για μία τέτοια έρευνα, νιώθω πόσο αληθινά εφικτό είναι να ταυτίζεσαι συναισθηματικά με την ενδεχόμενη πραγμάτωση της ευτυχίας του άλλου, να το επιθυμείς με όλη τη δύναμη της ψυχής σου. Είθε η επιστήμη να απελευθερώσει όλους τους ανθρώπους, απ' όσα δεσμά άδικα τους καθηλώνουν σε μια πραγματικότητα αναντίστοιχη των ονείρων/στόχων τους.
Follow me on Facebook
σχόλια