Humbja e zërit ose e aftësisë për të shkruar një mesazh të thjeshtë mund të nënkuptojë, për dikë që vuan nga një paralizë e rëndëKjo është shumë më tepër sesa një kufizim fizik: përfshin shikimin e autonomisë së tyre, marrëdhënieve dhe, në një masë të madhe, vetë planeve të tyre jetësore duke u zvogëluar. Në vitet e fundit, neuroteknologjia është përqendruar në këtë problem, duke kërkuar mënyra që këta individë të komunikojnë përsëri pa u mbështetur në sisteme të ngadalta dhe shteruese.
Në këtë kontekst, një ekip kërkimor amerikan ka testuar me sukses një ndërfaqe tru-kompjuter e implantueshme i aftë të transformojë lëvizjet e gishtërinjve në tekst në një tastierë virtuale. Pajisja, ende në fazën eksperimentale, është testuar te dy persona me paralizë pothuajse të plotë dhe ka arritur shpejtësi shkrimi dhe nivele saktësie të ngjashme me ato të një personi pa aftësi të kufizuara motorike.
Një neuroprotezë që përkthen përpjekjet e shtypjes në shkronja
Puna është nënshkruar nga shkencëtarë nga Instituti i Neuroshkencës në Mass General Brigham, në Boston, dhe të Universiteti Browntë cilët kanë bashkëpunuar për vite me radhë në konsorciumin BrainGate, një iniciativë e fokusuar në zhvillimin Ndërfaqe tru-kompjuter për njerëzit me paralizëStudimi i ri, i botuar në revistën shkencore Nature Neuroscience, përshkruan një neuroprotezë shkrimi që nuk lëviz kursorin, por mbështetet në një tastierë konvencionale QWERTY si pikënisje.
Për ta arritur këtë, studiuesit implantojnë sensorë mikroelektrodë në korteksin motorikRajoni i trurit i përfshirë në kontrollin e lëvizjeve vullnetare të duarve dhe gishtërinjve. Këto mikroelektroda zbulojnë aktivitetin elektrik që ndodh kur një person përpiqet mendërisht të lëvizë gishtat për të shtypur një tast, edhe pse trupi nuk mund ta ekzekutojë gjestin për shkak të dëmtimit.
Përpara pjesëmarrësit shfaqet një tastierë standarde QWERTY shoqëruar nga një paraqitje skematike e gishtërinjve. Çdo shkronjë shoqërohet me një kombinim specifik të pozicioneve të gishtërinjve (për shembull, lart, poshtë ose të përkulur). Kur përdoruesi imagjinon këto lëvizje, elektrodat mbledhin sinjalin nervor dhe e dërgojnë atë në një sistem kompjuterik që... përkthehet në karaktere teksti.
Procesi nuk ndalet këtu: dalja e dekoderit kalon nëpër një modeli parashikues i gjuhësNgjashëm me funksionin e korrigjimit automatik në telefonat celularë, ai ndihmon në korrigjimin e gabimeve dhe plotësimin e fjalëve, në mënyrë që fjalia përfundimtare të jetë koherente dhe sa më besnike të jetë e mundur ndaj qëllimit të pacientit.
Dy pacientë me paralizë të rëndë si rast prove
Gjyqi u zhvillua me dy persona me paralizë shumë e avancuarNjë pjesëmarrës me sklerozë laterale amiotrofike (ALS) të avancuar dhe një tjetër me një dëmtimi i palcës kurrizore të qafës së mitrës gjë që bëri që ai të kishte tetraplegji. Të dy ishin pjesë e programit klinik BrainGate dhe dhanë pëlqimin e tyre për të testuar neuroprotezën e re të shkrimit.
Pas operacionit të implantimit të mikroelektrodës, vullnetarët iu nënshtruan një trajnimi të shkurtër me sistemin. Kjo zgjati afërsisht 30 fraza kalibrimi në mënyrë që softueri të mund të përshtaste algoritmet e dekodimit sipas sinjaleve nervore të secilit person. Nga aty, atyre iu kërkua të shkruanin mesazhe duke përdorur vetëm përpjekjet e tyre për të lëvizur gishtat në tastierën virtuale të shfaqur në ekran.
Rezultatet ishin të jashtëzakonshme për shpejtësinë dhe saktësinë e tyre. Një nga pjesëmarrësit arriti një shpejtësi maksimale prej 110 karaktere në minutëKjo përkthehet në afërsisht 22 fjalë në minutë, me një shkallë gabimi prej 1,6%. Ky diferencë gabimi është e ngjashme me atë të një personi që shkruan me dorë në një tastierë fizike ose në ekranin e një telefoni inteligjent.
Vullnetari i dytë, që vuante nga ALS e avancuar dhe kishte nevojë për ventilim mekanik, gjithashtu pati sukses. të krijojë fjali të kuptueshme përmes sistemit, megjithëse me një ritëm disi më të ngadaltë. Në rastin e tij, rëndësia e progresit është veçanërisht e rëndësishme, pasi ai e kishte humbur plotësisht aftësinë për të folur dhe nuk mund të përdorte teknologjitë konvencionale ndihmëse pa përpjekje të mëdha.
Një aspekt veçanërisht i rëndësishëm i provës është se të dy pacientët ishin në gjendje të përdorni pajisjen në shtëpinë tuajDhe jo vetëm në një mjedis rreptësisht spitalor ose laboratorik. Kjo sugjeron që, me zhvillim të mëtejshëm, teknologjia mund të integrohet në sistemet e mbështetjes së përditshme në mënyrë që ata që vuajnë nga paraliza e rëndë të mund të komunikojnë nga shtëpia me anëtarët e familjes, kujdestarët ose profesionistët e kujdesit shëndetësor.
Pse kjo ndërfaqe është e ndryshme nga sistemet aktuale
Sot, shumë njerëz me paralizë që ruajnë njëfarë kontrolli të syve mbështeten në pajisje për ndjekjen e syveKëto sisteme u lejojnë përdoruesve të zgjedhin shkronja ose ikona duke lëvizur sytë nëpër ekran, por, siç përshkruhet nga vetë pacientët, ato janë të ngadalta, të lodhshme për t’u përdorur dhe të prirura për gabime. Në shumë raste, përdoruesit përfundojnë duke i braktisur ato për shkak të frustrimit që shkaktojnë.
Neuroproteza e BrainGate ndjek një qasje të ndryshme: në vend që të gjurmojë shikimin ose të lëvizë kursorin me mendimin, ajo përqendrohet në deshifroni përpjekjet e lëvizjes së gishtërinjve në një tastierë që është e njohur për pothuajse çdo person të shkolluar. Kjo strategji ka dy avantazhe të qarta: nga njëra anë, na lejon të përfitojmë nga kujtesa motorike që shumë pacientë zhvilluan gjatë viteve të përdorimit të tastierave fizike; nga ana tjetër, lehtëson arritjen e shpejtësi më të larta shkrimi sesa ato të sistemeve të tjera të komunikimit augmentativ.
Për më tepër, përdorimi i algoritmeve të inteligjencës artificiale, si për dekodimin e sinjalit nervor ashtu edhe për modelin gjuhësor, kontribuon në përmirësimin e saktësisë pa kërkuar përpjekje të tepërt njohëse nga përdoruesi. Personi nuk ka nevojë të "mendojë për shkronja individuale", por përkundrazi të imagjinojë lëvizjen e gishtërinjve siç do të bënte nëse do të ishte duke shkruar vërtet.
Sipas ekipit të hulumtimit, ky kombinim i sensorëve të implantueshëm, përpunimit të avancuar të sinjalit dhe modeleve gjuhësore transformon ndërfaqet tru-kompjuter në një alternativë gjithnjë e më të fortë ndaj zgjidhjeve ekzistuese, të paktën për një grup specifik pacientësh me paralizë të rëndë që nuk gjejnë një përgjigje adekuate në sistemet konvencionale.
Roli i konsorciumit BrainGate dhe parashikimet e ardhshme
Zhvillimi i kësaj neuroproteze është pjesë e punës së konsorciumit. BrainGateShoqata Ndërkombëtare e Neuroshkencës (INCAA), e themeluar në vitin 2004, bashkon neurologë, neuroshkencëtarë, inxhinierë, shkencëtarë kompjuterash, neurokirurgë, matematikanë dhe specialistë të tjerë nga institucione të ndryshme akademike. Qëllimi i tyre i përbashkët është të krijojnë teknologji që mundësojnë... rikuperimi i funksioneve të humbura te njerëzit me sëmundje neurologjike, dëmtime të palcës kurrizore ose amputime.
Gjatë dy dekadave të fundit, BrainGate ka demonstruar në prova të kontrolluara se ndërfaqet tru-kompjuter mund të përdoren për të kontrollojnë kursorët, krahët robotikë ose pajisjet e jashtme bazuar në aktivitetin e trurit. Përparimi i publikuar tani përqendrohet posaçërisht në komunikimin me shkrim, një fushë kyçe për ata që kanë humbur si aftësinë për të folur ashtu edhe aftësinë për të përdorur një tastierë fizike.
Ata që janë përgjegjës për provën theksojnë se teknologjia është ende në fazën e hulumtimit. Pyetje të tilla si këto që vijojnë mbeten për t'u zgjidhur: qëndrueshmëria e implanteve, qëndrueshmëria e sinjaleve me kalimin e kohës, rreziqet e mundshme që lidhen me kirurgjinë, lehtësia e përdorimit të sistemeve vendase ose përshtatja e tyre në financimin e sistemeve shëndetësore, përfshirë ato evropiane.
Edhe me këto masa paraprake, ekipi beson se pajisja hap një rrugë për industrinë që të zhvillohet në planin afatmesëm. versionet komerciale të neuroprotezave i përshtatur për pacientët me profile të ndryshme paralize. Konsorciumi thekson se bashkëpunimi midis qendrave akademike dhe kompanive do të jetë çelësi për përkthimin e këtyre rezultateve eksperimentale në zgjidhje të vërteta klinike.
Rëndësia për pacientët në Evropë dhe sfidat e ardhshme
Edhe pse studimi u krye në Shtetet e Bashkuara, ndikimi i tij është drejtpërdrejt i rëndësishëm për njerëzit me ALS, dëmtime të palcës kurrizore ose goditje në tru Në Evropë, përfshirë Spanjën, ku plakja e popullsisë dhe rritja e sëmundjeve neurodegjenerative rrisin kërkesën për teknologjitë e ndihmës në komunikim vit pas viti.
Në sistemet e kujdesit shëndetësor si ai i Spanjës, me një komponent të fortë publik, këto lloje zhvillimesh zakonisht vlerësohen jo vetëm për efektivitetin e tyre klinik, por edhe për efektivitetin e kostos dhe aftësinë e saj për t'u integruar në rrjetet e rehabilitimit neurologjik dhe kujdesin në shtëpi. Mundësia e funksionimit të ndërfaqeve tru-kompjuter në mjediset shtëpiake favorizon përdorimin e tyre në të ardhmen, me kusht që pajisjet të thjeshtohen dhe përbërësit të bëhen më të lirë.
Duke parë përpara vitet e ardhshme, studiuesit po propozojnë disa fusha për përmirësim. Njëra prej tyre përfshin futjen e tastiera ose sisteme stenografie të personalizuara që lejojnë shkrim edhe më të shpejtë; një tjetër, për të përfituar nga e njëjta teknologji për të provuar të rivendosë lëvizjet e arritjes dhe kapjes tek njerëzit me paralizë të gjymtyrëve të sipërme, duke përdorur modelet tashmë të identifikuara të aktivitetit nervor.
Gjithashtu flitet për kombinimin e këtyre ndërfaqeve me mjete të tjera mbështetëse, të tilla si lexuesit e ekranit, asistentët zanorë ose pajisjet e automatizimit në shtëpi, me qëllim ndërtimin e mjedise jetese më të arritshme për ata që varen nga një karrige me rrota ose kërkojnë kujdes të vazhdueshëm. E gjithë kjo me të njëjtën fije të përbashkët: rilidhjen e trurit të personit me botën përreth tij kur trupi i tij ka pushuar së reaguari.
Të marra së bashku, kjo provë e re klinike tregon se një ndërfaqe tru-kompjuter e implantueshme Mund t’u japë njerëzve me paralizë të rëndë një formë komunikimi me shkrim që është e shpejtë, e saktë dhe mjaftueshëm e qëndrueshme për t’u përdorur në jetën e përditshme, gjë që është një hap i rëndësishëm drejt zgjidhjeve që jo vetëm zgjasin jetën, por edhe u lejojnë njerëzve të jetojnë me autonomi dhe aftësi më të madhe për t’u lidhur me të tjerët.