Bu İmplant Felçli İnsanların Zihinleriyle Tiplerini Belirler

Beyin-bilgisayara bağlanma, yakın zamanda, ciddi uzuv güçsüzlüğü olan kişilerin bugüne kadar bildirilen en yüksek hız ve doğruluk seviyelerinde doğrudan beyin kontrolü yoluyla yazmalarına izin verdi.

Katılımcılardan ikisinde, Lou Gehrig hastalığı olarak da adlandırılan amyotrofik lateral skleroz ve bir omurilik hasarı var.

Her birinin beyin hareketini kontrol eden bir bölge olan motor korteksin sinyallerini kaydetmek için beyinlerine yerleştirilmiş bir veya iki bebek aspirin büyüklüğünde elektrot dizisi vardı. Sinyaller bir kablo aracılığıyla bir bilgisayara iletildi ve algoritmalar tarafından bir imleci ekrandaki klavyedeki karakterlere yönlendiren tıkla ve tıkla komutlarına dönüştürüldü.

Her katılımcı, asgari eğitimden sonra, benzer engelli hareketi olan insanlar tarafından iletişimi geliştirmek için önceki beyin-bilgisayar arayüzleri veya BCI'ların herhangi bir testinin sonuçlarını daha iyi yapmak için teknikte yeterince uzmanlaştı. Özellikle, günümüzde elektronik klavye uygulamalarında yaygın olarak kullanılan otomatik kelime tamamlama yardımı kullanılmadan daktilo yazma oranlarına ulaştılar, bu da performanslarını arttıracaktı.

Bir katılımcı, California, Menlo Park'tan Dennis Degray, dakikada yaklaşık sekiz kelimeye eşdeğer, dakikada 39'e doğru karakterleri yazabildi.


kendi kendine abone olma grafiği


Araştırmacılar, bu işaretle ve tıkla yaklaşımının önemli değişiklikler yapılmadan akıllı telefonlar ve tabletler dahil olmak üzere çeşitli bilgi işlem cihazlarına uygulanabileceğini söylüyor. Bulguları dergide yer alıyor elife.

“Bu şimdiye kadar oynadığım en harika video oyunlarından biri gibi. Ve bir çeyrek bile koymak zorunda değilim. ”

“Çalışmamızın başarısı felçli insanlar için yaşam kalitesini iyileştirme yolunda önemli bir kilometre taşıdır” diyor Stanford Üniversitesi'ndeki Stanford Üniversitesi'ndeki nöroşirürji profesörü Jaimie Henderson, Stanford Hastanesinde üç cihaz implantasyon prosedüründen ikisini gerçekleştirdi. Üçüncüsü, Massachusetts Genel Hastanesi'nde gerçekleşti.

Elektrik mühendisliği profesörü eş yazarı Krishna Shenoy, “Bu çalışma, daha önce gösterilenin üzerinde en yüksek hız ve doğruluğu üç kat faktörle rapor ediyor” diyor. “Cep telefonunuzda metin yazabileceğiniz hıza yaklaşıyoruz.”

“Performans gerçekten çok heyecan verici” diyor Emory Üniversitesi ve Georgia Institute of Technology'de biyomedikal mühendisliği profesörü olarak ortak bir ataması olan eski doktora sonrası bilim adamı Chethan Pandarinath. “El ve kol felci olan birçok insanın faydalı bulabileceği iletişim oranları elde ediyoruz. Bu, gerçek dünya kullanımına uygun olabilecek cihazları yapmak için kritik bir adım. ”

Shenoy'un laboratuarı, motor korteksindeki sinir hücreleri tarafından üretilen elektrik sinyallerinin karmaşık voleybolu kodunu çözmek için kullanılan algoritmalara öncülük etti, beynin hareket için kumanda merkezi ve bunları gerçek zamanlı olarak omurilik ve kaslar tarafından yürütülen eylemlere dönüştürdü.

Doktora sonrası araştırmacı Paul Nuyujukian, “Bu yüksek performanslı BCI algoritmalarının insan klinik çalışmalarında kullanımı, bu teknoloji sınıfının felçli insanlarla iletişimi yeniden kurma potansiyelini ortaya koyuyor” diyor.

'Yağmurdaki çöpleri dışarı atıyordum'

Paralizili milyonlarca insan ABD'de yaşıyor. Bazen felçleri, ALS'de olduğu gibi yavaş yavaş gelir. Bazen Degray'nin durumunda olduğu gibi aniden gelir.

Şimdi 64, Degray, hayatını değiştiren bir omurilik yaralanmasına yakalanıp düzeldiğinde Ekim 10, 2007'te dörtlü hale geldi. “Yağmurdaki çöpleri dışarı atıyordum” dedi. Çöpü bir elinde tutuyor, diğerini de geri dönüştürüyor, çimlerin üzerine atladı ve çenesine indi. Etki, beyninden kurtuldu, ancak beyni ve kas yapısı arasındaki tüm iletişimi baştan aşağı kesti. “Köprücük kemikleri altında hiçbir şeyim yok” diyor.

Degray, Ağustos 2016’ta Henderson’ın elinde iki cihaz implant aldı. Ardından devam eden birçok araştırma oturumunda, o ve benzer ameliyatlar yapılan diğer iki çalışma katılımcısı, istenen kol, el ve parmak hareketlerinin desenlerini denemek veya görselleştirmek için teşvik edildi. Motor korteksinden ortaya çıkan sinir sinyalleri elektronik olarak gömülü kayıt cihazları tarafından çıkarıldı, bir bilgisayara iletildi ve Shenoy'un algoritmaları tarafından ekrandaki bir imleci katılımcı tarafından belirlenen karakterlere yönlendiren komutlara çevrildi.

Hızlı kahverengi tilki…

Araştırmacılar, hastaların ifadeleri ve cümleleri doğru bir şekilde kopyalayabildikleri hızları ölçtüler; örneğin, “Hızlı kahverengi tilki tembel köpeğin üstünden atladı.” Ortalama oranlar, Degray ve 7.8 ve dakikada 6.3 kelimeleri için dakikada 2.7 kelime, sırasıyla diğer iki katılımcı için.

Araştırmada kullanılan araştırma sistemi, BrainGate Sinir Arabirimi Sistemi adı verilen intracortical bir beyin-bilgisayar arayüzü, en yeni BCI neslini temsil eder. Önceki nesiller, önce kafa derisi üzerine yerleştirilmiş elektrik kabloları, ardından kafatasının altındaki beyin yüzeyine cerrahi olarak yerleştirilmiş sinyaller aldı.

İntrakortikal bir BCI, bir inç karenin altıda birinden biraz daha küçük bir silikon çip kullanır; bunlardan beyni bir çeyrek kalınlığa kadar nüfuz eden ve motor korteksin içindeki tek tek sinir hücrelerinin elektriksel aktivitesine giren 100 elektrotları çıkarır.

Henderson, daha önceki nesil BCI'lerle karşılaştırıldığında, sinirsel algılamanın ortaya çıkan iyileştirilmiş çözünürlüğünü, yalnızca tavana yerleştirmek yerine, stüdyo izleyicisinin bireysel üyelerine alkış sayaçları dağıtmakla karşılaştırarak “ne kadar zor olduğunu söyleyebilirsiniz. ve izleyicideki her insanın ne kadar hızlı alkışladığı. ”

24 / 7 kablosuz sistem

Bugünün gelecek günlerde 10'ten beşe yaklaştığı bir gün, Shenoy'un öngördüğü gibi, kendi kendini kalibre eden, tamamen implante edilmiş bir kablosuz sistemin bakıcı yardımı olmadan kullanılabileceğini, kozmetik bir etkisinin olmadığını belirtti. ve 24 saat kullanılabilir.

“Aşılmaz bir zorluk görmüyorum” diyor. “Oraya ulaşmak için atmamız gereken adımları biliyoruz.”

Araştırmaya aktif olarak katılmaya devam eden Degray, kazadan önce nasıl yazılacağını biliyordu ancak bu konuda uzman değildi. Yeni ortaya çıkan kahramanlığını bir video oyunu meraklısı dilinde anlattı.

“Bu, şimdiye kadar oynadığım en harika video oyunlarından biri gibi” diyor. “Ve bunun için bir çeyrek bile koymak zorunda değilim.”

Stanford araştırma asistanı Christine Blabe, Massachusetts General Hospital ve Case Western Üniversitesi'nden BrainGate araştırmacıları gibi bir çalışma ortaklığıdır.

Finansman Ulusal Sağlık Enstitüleri, Stanford Doktora Sonrası İlişkiler Ofisi, Craig H. Neilsen Vakfı, Stanford Tıbbi Bilim Adamları Eğitim Programı, Stanford BioX-NeuroVentures, Stanford Nöro-İnovasyon ve Dönüşümsel Nörobilim Enstitüsü, Stanford Nörobilim Enstitüsü'nden geldi , Larry ve Pamela Garlick, Samuel ve Betsy Reeves, Howard Hughes Tıp Enstitüsü, ABD Gaziler İşleri Bakanlığı, MGH-Dean Atriyal Fibrilasyon ve İnme Üzerine Bütünleşik Araştırma Enstitüsü ve Massachusetts Genel Hastanesi.

Stanford'un Teknoloji Ofisi Lisansı, Shenoy'un laboratuarında yapılan BCI ile ilgili mühendislikle ilgili mühendislikle ilgili fikri mülkiyet haklarına sahiptir.

{youtube}9oka8hqsOzg{/youtube}

Kaynak: Bruce Goldman Stanford Üniversitesi

İlgili Kitaplar

at InnerSelf Pazarı ve Amazon