An electrode array used in the new study.

آرایه ای از الکترود که در مطالعه جدید استفاده شده است.
تصویر: BrainGate

برای اولین بار ، دانشمندان علوم مغز و اعصاب علائم شناختی مرتبط با دست خط را به صورت واقعی و به صورت واقعی ترجمه کرده اند. این روش جدید بیش از دو برابر سریعتر از روش قبلی است ، یک مرد فلج با سرعت 90 حرف در دقیقه برای ارسال پیام کوتاه است.

محققان با همکاری BrainGate سیستمی را ایجاد کرده اند که در نهایت می تواند “به مردم اجازه دهد با اختلالات شدید گفتاری و حرکتی برای برقراری ارتباط از طریق متن ، ایمیل ، یا سایر اشکال نوشتن ، “به گفته جیمی هندرسون ، مدیر آزمایشگاه آزمایشگاه ترجمه پروتزهای عصبی در دانشگاه استنفورد و از نویسندگان جدید Nature مطالعه . سیگنال های مغزی ناشی از افکار مرتبط با دست خط در زمان واقعی به متن ترجمه می شوند ، به یک فرد فلج اجازه می دهد با سرعت 16 کلمه در دقیقه متن را ارسال کند. این سیستم از کاشت مغز و الگوریتم یادگیری ماشین برای رمزگشایی سیگنال های مغزی مرتبط با دست خط استفاده می کند.

BrainGate سهم اساسی در توسعه رابط های مغز و رایانه (BCI) داشته است سالها ، از جمله بازوی رباتیک کنترل شده توسط مغز که در سال 2012 به نمایش گذاشته شد و پهنای باند بی سیم BCI برای انسان . پروژه توسعه رابط کاربری مغز و رایانه جدید توسط فرانک ویلت ، دانشمند تحقیقاتی در دانشگاه استنفورد ، و تحت نظارت کریشنا شنوی ، متخصص مغز و اعصاب از موسسه پزشکی هوارد هیوز و هندرسون ، جراح مغز و اعصاب در استنفورد انجام شد. در سال 2017 ، شنوی و همکارانش یک سیستم تفکر به متن را توسعه داد که به طور قابل توجهی با تکنیک های قبلی بهبود یافته است ، و به میمون ها اجازه می دهد با سرعت 12 کلمه در دقیقه متن را ارسال کنند. این تحقیق اساس کارهای بعدی که بعداً در همان سال ظاهر شد ، یعنی یک رابط مغز و رایانه که به افراد فلج اجازه می دهد با سرعت 40 حرف یا تقریباً هشت کلمه در دقیقه تایپ کنند. اما همانطور که هندرسون در ایمیل خود توضیح داد ، “كار فعلی بیش از دو برابر سرعت تایپ توسط یك فرد فلج شده فراتر از مقاله 2017 است و از روشی كاملاً جدید و متفاوت استفاده می كند.”

در حقیقت ، دانشمندان علوم مغز و اعصاب قبلاً هرگز سعی نکرده بودند که عمل ذهنی دست نویس را به دست آورند و آزمایش جدید این بود به صراحت انجام شده است تا ببینید آیا این کار منجر به یک سیستم کارآمدتر از متن برای متن می شود.

در زمان آزمایش ، شرکت کننده تنها ، پیرمرد 65 ساله ، 10 سال از آسیب نخاعی برداشته شد که باعث شد او در زیر فلج شود شانه ها.

“دو حسگر ، هر کدام به ابعاد 4×4 میلی متر ، به اندازه یک آسپرین کودک ، با 100 الکترود ریز مو در لایه های خارجی مغز قرار گرفتند. قشر حرکتی – ناحیه ای که حرکت در سمت مخالف بدن را کنترل می کند. “هندرسون توضیح داد. “این الکترودها می توانند سیگنالهای مربوط به حدود 100 نورون را ضبط کنند” ، و سیگنالهای بدست آمده “توسط رایانه پردازش می شود تا فعالیت مغز مرتبط با نوشتن حروف جداگانه را رمزگشایی کند.” > در طول آزمایش ، مرد سعی کرد دست فلج خود را برای نوشتن کلمات حرکت دهد. هندرسون گفت: “نوشتن حروف یکی بر روی دیگری با قلم روی پد قانونی زرد” ، در حالی که رمزگشای هر حرف را تایپ می کند همانطور که “توسط شبکه عصبی شناسایی می شود”. این تیم از علامت “بزرگتر از” برای نشان دادن فاصله بین کلمات استفاده کرد ، “زیرا در غیر این صورت راهی برای تشخیص قصد نوشتن یک فاصله وجود نخواهد داشت”.

سیستم قادر بود حروف جداگانه را با دقت تقریبی 95٪ تشخیص دهد. هندرسون گفت که سرعت 16 کلمه در دقیقه حدود سه چهارم سرعت آنچه در افراد بالای 65 سال هنگام تایپ بر روی تلفن های هوشمند خود مشاهده می شود است.

نتایج امیدوار کننده است ، اما سیستم بدون محدودیت نیست. اول و مهمترین ، بسیار تهاجمی است ، زیرا به جراحی مغز و کاشت نیاز دارد. همچنین در بین افراد قابل تعمیم نیست ، و به سیستم نیاز دارد که تفاوت های ظریف شناختی هر کاربر را بیاموزد. روش جدید همچنین “از نظر محاسباتی بسیار فشرده است” ، به گفته هندرسون ، به “یک رایانه تخصصی با عملکرد بالا یا یک خوشه محاسبات” نیاز دارد. سرانجام ، این سیستم برای راه اندازی رابط مغز و رایانه و اجرای نرم افزار به یک تکنسین نیاز دارد.

با وجود این محدودیت ها ، هندرسون نسخه کاملاً بالغ را پیش بینی می کند که “بی سیم ، همیشه در دسترس ، و خود کالیبراسیون. ” وی گفت ، همه این اهداف قابل دستیابی است ، اما این “نیاز به سرمایه گذاری در منابعی دارد كه بطور ایده آل توسط شركت و نه آزمایشگاه دانشگاهی تأمین می شود.”

با نگاه به آینده ، این تیم امیدوار است که روش هماهنگی حرکت های ماهرانه مغز در چندین اندام را بررسی کند و درک کند که چگونه گفتار توسط مغز ایجاد می شود.

بیشتر : چه چیزی در مورد Neuralink ، مغز Elon Musk بدانید پروژه رابط کامپیوتر .