Σπύρος Μανουσέλης
Αμερικανοί ερευνητές στο πεδίο της νευροτεχνολογίας δημιούργησαν νευροτεχνολογικό πρόθεμα ικανό να συσχετίζει τα εγκεφαλικά σήματα ενός παράλυτου ατόμου με τις κινήσεις του κέρσορα ενός PC.
Χάρη στην ανάπτυξη διεπαφών ανθρώπου-μηχανής, οι ερευνητές μπορούν να μεταφράζουν τα νευρικά σήματα που παράγονται από τους νευρώνες του εγκεφάλου μας σε ηλεκτρικά σήματα, τα οποία μπορούν να μετακινούν, κατά βούληση, τους μηχανικούς βραχίονες ενός ρομπότ ή τον κέρσορα στην οθόνη ενός υπολογιστή.
Πράγματι, μόλις πριν από μία εβδομάδα ανακοινώθηκε στο περιοδικό «Nature Biotechnology» ότι Αμερικανοί ερευνητές στο πεδίο της νευροτεχνολογίας κατάφεραν πρώτη φορά να κατασκευάσουν μια διεπαφή ανθρώπινου εγκεφάλου με υπολογιστή (brain-computer interface), η οποία επιτρέπει σε έναν τετραπληγικό, δηλαδή σε ένα άτομο παράλυτο και στα τέσσερα άκρα, να δίνει εντολές και να μετακινεί τον κέρσορα ενός υπολογιστή.
Μπορεί το επίτευγμα να ακούγεται μικρό, όμως για να δημιουργήσουν οι ερευνητές τον αλγόριθμο που ρυθμίζει τις λειτουργίες αυτής της νέας νευροτεχνολογικής διάταξης κατέφυγαν στις πιο προχωρημένες τεχνικές της αυτόματης μάθησης και της Τεχνητής Νοημοσύνης.
Για την ώρα, ο αλγόριθμος αυτής της επιφάνειας διεπαφής επιτρέπει σε έναν τετραπληγικό να μετακινεί μόνο τον κέρσορα ενός υπολογιστή. Ομως, η εξέλιξη αυτής της πρωτοποριακής διάταξης στο μέλλον ενδέχεται να επιτρέψει σε παράλυτα άτομα να ελέγχουν εγκεφαλικά τις ακριβείς κινήσεις ενός μηχανικού άκρου και άρα να ανακτήσουν χαμένες κινητικές ικανότητες.
Η καινοτομία αυτής της προθετικής διεπαφής είναι ότι η λειτουργία της βασίζεται μια σειρά από ειδικά ηλεκτρόδια, τα λεγόμενα ηλεκτρόδια «ECoG» (βλ. φωτ. αριστερά), που έχουν διαστάσεις λίγων μόνο εκατοστών και τα οποία τοποθετούνται χειρουργικά στην επιφάνεια του φλοιού των εγκεφαλικών ημισφαιρίων.
Μέχρι πρόσφατα αυτά τα ηλεκτρόδια χρησίμευαν κυρίως για την καταγραφή και τη διαρκή παρακολούθηση της λειτουργίας του εγκεφάλου ασθενών που έπασχαν από σοβαρές μορφές επιληψίας. Ομως, πρόσφατα οι ερευνητές αυτοί αποφάσισαν να τα εκμεταλλευτούν για να δημιουργήσουν αυτή τη νέα επιφάνεια διεπαφής μεταξύ του ανθρώπινου εγκεφάλου και του υπολογιστή.
Πράγματι, ο Karunesh Ganguly, καθηγητής του Νευρολογικού Ινστιτούτου του Σαν Φρανσίσκο (Weill Institute for Neurosciences) και οι συνεργάτες του κατάφεραν να δημιουργήσουν το κατάλληλο υπολογιστικό πρόγραμμα, δηλαδή έναν αυτόματο αλγόριθμο μάθησης, ικανό όχι μόνο να καταγράφει τις εγκεφαλικές εντολές ενός παράλυτου ατόμου αλλά και να τις μεταφέρει, μέσω των ηλεκτροδίων ECoG, στον κέρσορα της οθόνης του υπολογιστή.
Ενα νευρολογικό πρόθεμα που λειτουργεί καθημερινά
Για να συσχετίσουν τις εγκεφαλικές δραστηριότητες που καταγράφονται από τα ηλεκτρόδια ECoG με τις κινήσεις του κέρσορα στην οθόνη του PC, οι ερευνητές κατέφυγαν στις τεχνικές της αυτόματης μάθησης. Το τετραπληγικό άτομο έπρεπε μόνο να σχηματίσει νοητικά τις κινήσεις του σώματός του που ο κέρσορας έπρεπε να τις εκτελέσει στην οθόνη. Για να γίνει όμως αυτό, ο αλγόριθμος έπρεπε να αποκωδικοποιεί τα εγκεφαλικά σήματα που παράγονταν και να τα μεταφράζει στα αντίστοιχα ψηφιακά σήματα που, με τη σειρά τους, έθεταν σε κίνηση τον κέρσορα.
Σύμφωνα με το σχετικό δημοσίευμα, ο ασθενής κατάφερε να πετύχει πολύ υψηλές επιδόσεις, μετά από λίγες μόνο ώρες πρακτικής. Και, το σπουδαιότερο, αυτές οι επιδώσεις του ασθενούς καταγράφονται σταθερά στον αλγόριθμο της διεπαφής, έτσι δεν χρειάζεται να προγραμματίζεται κάθε φορά για να εκτελεί τις εντολές κίνησης του κέρσορα τις επόμενες ημέρες.
Αυτό συμβαίνει επειδή οι ερευνητές επέλεξαν να χρησιμοποιήσουν τα ηλεκτρόδια ECoG και όχι τα κοινά ηλεκτρόδια, επειδή τα τελευταία δεν τοποθετούνται χειρουργικά και σταθερά στην επιφάνεια του εγκεφάλου, οπότε τείνουν σταδιακά να μετατοπίζονται με αποτέλεσμα να μεταβάλλεται καθημερινά το πρότυπο των εγκεφαλικών σημάτων που έχει μάθει να εκτελεί ο αλγόριθμος.
«Τα αποτελέσματα των ερευνών μας δείχνουν ότι οι διεπιφάνειες μεταξύ ανθρώπινου εγκεφάλου και υπολογιστή που βασίζονται σε ηλεκτρόδια ECoG μπορούν να αποτελέσουν τη βάση μιας νέας τεχνολογίας. Το να μπορεί ένα τεχνητό σύστημα μάθησης να λειτουργεί χωρίς προβλήματα και να προσαρμόζεται αυτομάτως στα περίπλοκα και σταθερά πρότυπα μάθησης του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι κάτι που ποτέ μέχρι σήμερα δεν είχε επιτευχθεί σε ένα παράλυτο άτομο», επισημαίνει ο Karunesh Ganguly.
https://www.efsyn.gr/epistimi/epistimonika-nea/259652_neyroprothetiki-syskeyi-etoimi-gia-hrisi
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Το blog TEO O ΜΑΣΤΟΡΑΣ ουδεμία ευθύνη εκ του νόμου φέρει σχετικά σε άρθρα που αναδημοσιεύονται από διάφορα ιστολόγια. Δημοσιεύονται όλα για την δική σας ενημέρωση.