Pisanie w myślach? Ręcznie najłatwiej

Jean-Dominique Bauby, sparaliżowany autor i bohater opartej na prawdziwej historii książki "Motyl i Skafander" napisał swoje wspomnienia mrugając powieką. Naukowcy od dawna próbują sprawić, by komunikowanie osób sparaliżowanych mogło się odbywać w prostszy i szybszy sposób. Kluczem jest właściwe odczytywanie i interpretacja sygnałów mózgu. Grupa naukowców pod kierunkiem badaczy ze Stanford University pokazała, że sygnały te są bardziej jednoznaczne, jeśli sparaliżowana osoba nie wyobraża sobie po prostu liter alfabetu, ale odtwarza w myślach proces ich ręcznego pisania. Oparta na tym pomyśle technologia udowodniła już swoją skuteczność. Dzięki niej udało się ponad dwukrotnie poprawić dotychczasowy rekord i zapisywać litery z częstością 90 na minutę. 

Badany ochotnik miał zainstalowane w mózgu elektrody, które zbierały sygnał z obszaru kory ruchowej, która normalnie steruje ruchem piszącej ręki. Sygnały te były interpretowane przez odpowiedni algorytm, a litery pojawiały się w czasie rzeczywistym na ekranie komputera. Ta innowacja może pozwolić osobom sparaliżowanym pisać znacznie szybciej - podkreśla Krishna Shenoy z Howard Hughes Medical Institute, który kierował pracami wraz z neurochirurgiem ze Stanford University, Jaimie Hendersonem. 

W kierowanej przez Shenoya grupie prowadzono w ostatnich latach prace zarówno nad technologią rozpoznawania sygnałów mózgowych towarzyszących mowie, jak i sygnałów odpowiadających intencji wskazywania kursorem konkretnych liter na ekranie komputera. To umożliwiało dojście do pisania około 40 liter na minutę. Niedawno pojawiła się idea, by próbować analizować sygnały towarzyszące wyobrażeniu ręcznego pisania. W mózgu ochotnika, który uczestniczy w programie BrainGate2, testującym skuteczność i bezpieczeństwo wprowadzania interfejsów mózg-komputer, zainstalowano dwie elektrody w rejonie odpowiadającym za ruch ramienia i ręki. Takie elektrody pozwalają między innymi na testy metod poruszania protezą, czy ramieniem robota. 

Uczestnik eksperymentu, 65-letni mężczyzna, sparaliżowany po uszkodzeniu rdzenia kręgowego od szyi w dół, wyobrażał sobie pisanie konkretnych liter, a odpowiedni algorytm przetwarzał sygnały elektryczne mózgu i zapisywał je na ekranie. W ten sposób mężczyzna był w stanie pisać z prędkością porównywalną z tą, jaką większość z nas osiąga przy pisaniu na ekranie smartfona. Ponieważ sygnały mózgu wyobrażającego sobie pisanie ręczne poszczególnych liter są dość łatwe do odróżnienia, algorytm działa dość szybko i precyzyjnie. Uczestnik eksperymentu, identyfikowany tylko jako T5 potrafił pisać nawet do 18 słów na minutę, osoby w pełni sprawne w tym wieku piszą na ekranie smartfona z prędkością około 23 słów na minutę. 

Przekonaliśmy się, że mózg zachowuje pamięć sygnałów wymaganych do sterowania precyzyjnymi ruchami nawet przez dekadę po paraliżu, kiedy ciało nie jest już w stanie tych instrukcji wykonywać - mówi pierwszy autor pracy, dr Frank Willett z Howard Hughes Medical Institute. Przekonaliśmy się także, że skomplikowane ruchy, wymagające zmiany prędkości i kierunku, jak właśnie pisanie ręczne, sterowane są sygnałami, które algorytmy sztucznej inteligencji mogą stosunkowo łatwo rozróżnić - dodaje. 

Autorzy pracy zapowiadają, że chcą stworzyć system, który będzie w stanie przekładać na tekst różnego rodzaju sygnały tak, by mogły go stosować osoby z różnym poziomem niepełnosprawności, od tych, które mogą mówić, po te, które co najwyżej, jak Jean-Dominique Bauby, potrafią mrugać powieką. Z użyciem nowej technologii, jego książka mogłaby powstać nieporównanie szybciej.