Un bărbat paralizat a reușit să scrie folosindu-și mintea, cu ajutorul unei interfețe creier-computer. STUDIU

Când o persoană paralizează din cauza leziunilor suferite la nivelul măduvei spinării, partea creierului său care controlează mișcarea continuă să funcționeze. Pe acest considerent, cercetătorii s-au concentrat asupra zonei creierului care este responsabilă de abilitățile motorii.

Participantului la studiu (link direct studiu publicat în Nature) i s-a solicitat să copieze litere afișate pe un ecran, care includeau 26 de litere mici, împreună cu unele semne de punctuație, imaginându-și că ține în mână un stilou. În același timp, electrozii implantați au înregistrat activitatea creierului de la aproximativ 200 de neuroni individuali care au răspuns diferit în timp ce el „scria cu mintea” fiecare literă.

După o serie de sesiuni de instruire, algoritmii computerului BCI au învățat cum să recunoască tiparele neuronale corespunzătoare fiecărei litere, ceea ce a permis participantului la studiu să „scrie” propoziții noi, care nu fuseseră tipărite înainte. Computerul a afișat literele „scrise” în minte în timp real.

Pe baza acestui sistem, participantul a reușit să compună propoziții și să comunice cu ceilalți la o viteză de aproximativ 90 de caractere pe minut, comparabil cu o persoană de vârstă similară care tastează pe un smartphone.

Bărbatul, cu vârsta în jur de 60 de ani, a rămas paralizat de la gât în jos în urma unui accident suferit în 2007. Identificat în studiu drept T5, el a reușit astfel să transmită pe ecran 18 cuvinte pe minut cu o acuratețe de scriere a literelor de peste 94%.

Este pentru prima dată când oamenii de știință au reușit să creeze propoziții pe baza activității cerebrale asociată scrierii de mână, ceea ce deschide calea către dispozitive mai sofisticate care pot ajuta persoanele paralizate să comunice mai repede și mai clar.

Sisteme BCI similare au fost dezvoltate pentru a restabili funcția motorie prin dispozitive precum brațele robotizate. Spre deosebire de acestea, interfețele „point-and-click” („indică și apasă”) au atins o viteză de doar aproximativ 40 de caractere pe minut.

„Această metodă reprezintă o îmbunătățire semnificativă față de BCI-urile de comunicare existente, care se bazează pe utilizarea creierului pentru a muta un cursor pentru a „tasta„ cuvinte pe un ecran”, a declarat Frank Willett, cercetător la Universitatea Stanford, autor principal al studiului.

„Încercarea de a scrie fiecare literă produce un model unic de activitate în creier, ceea ce înlesnește activitatea computerului de a identifica ceea ce se scrie, cu o precizie și o viteză mult mai mari”, a explicat el.

Studiul clinic, intitulat „BrainGate2”, testează în prezent siguranța BCI care conectează în mod direct creierul unei persoane la un computer.

Echipa de cercetare intenționează să testeze în viitor acest sistem pe un pacient care și-a pierdut capacitatea de a vorbi, precum o persoană care suferă de SLA în stadiu avansat. În plus, oamenii de știință intenționează să mărească numărul de caractere disponibile pentru participanții la studiu.

Tetraplegici care mișcă brațe robotice

Aceasta nu este prima reușită majoră din studiul BrainGate2. În 2012, participanții la un alt studiu (publicat în revista Nature) din această serie - cunoscuți ca Cathy și Bob - au avut accidente vasculare cerebrale care le-au afectat creierul și i-au lăsat cu tetraplegie și fărră să poată vorbi. Neurochirurgii au implantat mici dispozitive de înregistrare care conțin aproape 100 de electrozi subțiri cât un fie de păr în cortexul motor al creierului lor, pentru a înregistra semnalele neuronale asociate cu intenția de mișcare.

Într-un proces filmat în aprilie anul trecut și prezentat odată cu studiul, Cathy, care a avut accident vascular cerebral (AVC) în urmă cu 15 ani și a făcut implanturile în 2005, și-a folosit gândurile pentru a direcționa un braț robotic pentru a apuca o cană de cafea și a o ridica la buze. A băut și a zâmbit.

„Nu vom uita niciodată acel zâmbet”, spunea atuunci Leigh Hochberg, neuroinginer la Universitatea Brown din Providence, Rhode Island și coautor al lucrării.

Cercetătorii care au făcut și ei parte din studiul - program clinic BrainGate2, condus de John Donoghue, directorul Institutului Brown pentru Știința Creierului din Providence, raportaseră anterior un proces în care doi participanți au putut muta un cursor pe ecranul computerului cu gândurile lor.

„Trecerea de la acest tip de mișcare bidimensională la mișcările care implică întinderea spre un obiect, apucarea acestuia și apoi ghidarea acestuia în spațiul tridimensional este un pas imens pentru noi”, spune Donoghue. 

Celor doi participanți li s-au acordat 30 de secunde pentru a ajunge și a apuca bilele de spumă. Folosind brațul DEKA, Bob - care a avut accident vascular cerebral în 2006 și i s-a administrat implantul neuronal cu cinci luni înainte de studiu - a reușit să înțeleagă și să atingă țintele 62% din timp. Cathy a avut o rată de succes de 46% cu brațul DEKA și o rată de succes de 21% cu brațul DLR. A ridicat cu succes cafeaua la buze în patru din șase teste.