Ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Σαν Φρανσίσκο επέτρεψαν σε έναν άνδρα ο οποίος είναι παράλυτος να ελέγχει ένα ρομποτικό χέρι μέσω μιας συσκευής που μεταδίδει σήματα από τον εγκέφαλό του σε έναν υπολογιστή. Ήταν σε θέση να πιάνει, να κινεί και να ρίχνει αντικείμενα μόνο με το να φαντάζεται τον εαυτό του να εκτελεί τις ενέργειες.
Η συσκευή, γνωστή ως διεπαφή εγκεφάλου – υπολογιστή (BCI), λειτούργησε για 7 μήνες, ρεκόρ, χωρίς να χρειάζεται προσαρμογή. Μέχρι τώρα, τέτοιες συσκευές λειτουργούσαν μόνο για μία ή δύο ημέρες. Το BCI βασίζεται σε ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να προσαρμοστεί στις μικρές αλλαγές οι οποίες συμβαίνουν στον εγκέφαλο καθώς ένα άτομο επαναλαμβάνει μια κίνηση -ή σε αυτή την περίπτωση, μια φανταστική κίνηση- και μαθαίνει να την κάνει με πιο εκλεπτυσμένο τρόπο.
«Αυτή η ανάμειξη μάθησης μεταξύ ανθρώπων και τεχνητής νοημοσύνης είναι η επόμενη φάση γι’ αυτές τις διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή», δήλωσε ο νευρολόγος, Karunesh Ganguly, MD, PhD, καθηγητής Νευρολογίας και μέλος του UCSF Weill Institute for Neurosciences. «Είναι αυτό που χρειαζόμαστε για να επιτύχουμε εξελιγμένη, ρεαλιστική λειτουργία».
Η μελέτη, η οποία χρηματοδοτήθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, εμφανίστηκε στις 6 Μαρτίου στο Cell. Το κλειδί ήταν η ανακάλυψη του τρόπου με τον οποίο η δραστηριότητα μεταβάλλεται στον εγκέφαλο καθημερινά, καθώς ένας συμμετέχων στη μελέτη φανταζόταν επανειλημμένα να κάνει συγκεκριμένες κινήσεις. Από τη στιγμή που η τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ, ή αγγλ. ΑΙ) προγραμματίστηκε να λαμβάνει υπόψη αυτές τις βάρδιες, λειτούργησε για μήνες κάθε φορά.
Ο Ganguly μελέτησε πώς τα μοτίβα της εγκεφαλικής δραστηριότητας στα ζώα αντιπροσωπεύουν συγκεκριμένες κινήσεις και είδε ότι αυτές οι αναπαραστάσεις άλλαζαν καθημερινά καθώς το ζώο μάθαινε. Υποψιάστηκε ότι το ίδιο πράγμα συνέβαινε στους ανθρώπους, και γι’ αυτό οι BCI τους έχασαν τόσο γρήγορα την ικανότητα να αναγνωρίζουν αυτά τα μοτίβα.
Ο Ganguly και o ερευνητής νευρολογίας Nikhilesh Ο Natraj, PhD, εργάστηκαν με έναν συμμετέχοντα στη μελέτη που είχε παραλύσει από εγκεφαλικό πριν από χρόνια. Δεν μπορούσε να μιλήσει ή να κινηθεί. Είχε εμφυτευμένους μικροσκοπικούς αισθητήρες στην επιφάνεια του εγκεφάλου του που μπορούσαν να ανιχνεύσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα όταν φανταζόταν να κινείται.
Για να δει αν τα εγκεφαλικά του μοτίβα άλλαξαν με την πάροδο του χρόνου, ο Ganguly ζήτησε από τον συμμετέχοντα να φανταστεί ότι κινεί διάφορα μέρη του σώματός του, όπως τα χέρια, τα πόδια ή το κεφάλι του. Παρόλο που στην πραγματικότητα δεν μπορούσε να κινηθεί, ο εγκέφαλος του συμμετέχοντος μπορούσε να παράγει τα σήματα για μια κίνηση όταν φανταζόταν τον εαυτό του να το κάνει. Το BCI κατέγραψε τις αναπαραστάσεις του εγκεφάλου αυτών των κινήσεων μέσω των αισθητήρων στον εγκέφαλό του. Η ομάδα του Ganguly διαπίστωσε ότι το σχήμα των αναπαραστάσεων στον εγκέφαλο παρέμεινε το ίδιο, αλλά οι θέσεις τους άλλαζαν ελαφρώς από μέρα σε μέρα.
Ο Ganguly ζήτησε από τον συμμετέχοντα να φανταστεί τον εαυτό του να κάνει απλές κινήσεις με τα δάχτυλα, τα χέρια ή τους αντίχειρές του κατά τη διάρκεια δύο εβδομάδων, ενώ οι αισθητήρες κατέγραφαν την εγκεφαλική του δραστηριότητα για να εκπαιδεύσει το AI. Στη συνέχεια, ο συμμετέχων προσπάθησε να ελέγξει ένα ρομποτικό βραχίονα και ένα ρομποτικό χέρι. Αλλά οι κινήσεις δεν ήταν ακόμα πολύ ακριβείς. Έτσι, ο Ganguly έκανε τον συμμετέχοντα να εξασκηθεί σε έναν εικονικό βραχίονα ρομπότ που του έδωσε ανατροφοδότηση σχετικά με την ακρίβεια των οπτικοποιήσεών του. Τελικά, πήρε τον εικονικό βραχίονα για να κάνει αυτό που ήθελε.
Μόλις ο συμμετέχων άρχισε να εξασκείται με τον πραγματικό βραχίονα ρομπότ, χρειάστηκαν μόνο μερικές συνεδρίες για να μεταφέρει τις δεξιότητές του στον πραγματικό κόσμο. Θα μπορούσε να κάνει το ρομποτικό χέρι να μαζέψει μπλοκ, να τα γυρίσει και να τα μετακινήσει σε νέες τοποθεσίες. Μπόρεσε ακόμη και να ανοίξει ένα ντουλάπι, να βγάλει ένα φλιτζάνι και να το κρατήσει σε έναν διανομέα νερού.
Μήνες αργότερα, ο συμμετέχων ήταν ακόμη σε θέση να ελέγξει το ρομποτικό χέρι ύστερα από 15 λεπτά «συντονισμό» για να προσαρμοστεί στο πώς οι αναπαραστάσεις της κίνησής του είχαν μετατοπιστεί από τότε που είχε αρχίσει να χρησιμοποιεί τη συσκευή.
Ο Ganguly βελτιώνει τώρα τα μοντέλα AI για να κάνει τον ρομποτικό βραχίονα να κινείται πιο γρήγορα και ομαλά και σχεδιάζει να δοκιμάσει το BCI σε ένα οικιακό περιβάλλον. Για τα άτομα με παράλυση, η ικανότητα να τραφούν ή να πιουν νερό θα άλλαζε τη ζωή. Ο Ganguly πιστεύει ότι αυτό είναι εφικτό. «Είμαι πολύ σίγουρος ότι μάθαμε πώς να χτίζουμε το σύστημα τώρα και ότι μπορούμε να το κάνουμε αυτό να λειτουργήσει», είπε.
Εφημερίδα Απογευματινή
