Sesini kaybetmek veya basit bir mesaj yazma yeteneğini yitirmek, bu rahatsızlıktan muzdarip biri için çok büyük sonuçlar doğurabilir. şiddetli felçBu, fiziksel bir sınırlamadan çok daha fazlası: özerkliklerinin, ilişkilerinin ve büyük ölçüde yaşam planlarının kısıtlanmasını içeriyor. Son yıllarda nöroteknoloji bu soruna odaklanarak, bu bireylerin yavaş ve yorucu sistemlere bağımlı kalmadan tekrar iletişim kurabilmeleri için yollar arıyor.
Bu bağlamda, bir ABD araştırma ekibi başarılı bir şekilde bir test gerçekleştirdi. implante edilebilir beyin-bilgisayar arayüzü Parmak hareketlerini sanal bir klavyede metne dönüştürebilen bu cihaz, henüz deneysel aşamada olup, neredeyse tamamen felçli iki kişi üzerinde test edilmiş ve motor engeli olmayan bir kişinin yazma hızına ve doğruluğuna yakın seviyelere ulaşmıştır.
Yazma girişimlerini harflere dönüştüren bir nöroprotez
Eser, çeşitli bilim insanları tarafından imzalanmıştır. Mass General Brigham Nörobilim EnstitüsüBoston'da ve Kahverengi ÜniversitesiBeyin gelişimine odaklanan bir girişim olan BrainGate konsorsiyumunda yıllardır işbirliği yapan kişiler. Felçli kişiler için beyin-bilgisayar arayüzleriNature Neuroscience adlı bilimsel dergide yayınlanan yeni çalışma, imleci hareket ettirmeyen, bunun yerine başlangıç noktası olarak geleneksel bir QWERTY klavyeyi kullanan bir yazma nöroprotezini tanımlıyor.
Bunu başarmak için araştırmacılar implantasyon yapıyorlar. motor korteksteki mikroelektrot sensörleriBeynin, el ve parmakların istemli hareketlerini kontrol eden bölgesi. Bu mikroelektrotlar, bir kişi yaralanma nedeniyle vücudu hareketi gerçekleştiremese bile, zihinsel olarak parmaklarını hareket ettirip bir tuşa basmaya çalıştığında ortaya çıkan elektriksel aktiviteyi algılar.
Katılımcının önüne bir şey gösterilir. standart QWERTY klavye Parmakların şematik bir gösterimiyle birlikte. Her harf, belirli bir parmak pozisyonu kombinasyonuyla ilişkilendirilir (örneğin, yukarı, aşağı veya bükülmüş). Kullanıcı bu hareketleri hayal ettiğinde, elektrotlar sinir sinyalini toplar ve bir bilgisayar sistemine gönderir... metin karakterlerine çevrilir.
Süreç burada bitmiyor: kod çözücü çıkışı bir aşamadan geçiyor. tahmine dayalı dil modeliCep telefonlarındaki otomatik düzeltme özelliğine benzer şekilde, hataları düzeltmeye ve kelimeleri tamamlamaya yardımcı olur, böylece son cümle tutarlı olur ve hastanın niyetine mümkün olduğunca sadık kalır.
Test vakası olarak ağır felçli iki hasta
Deneme, iki kişiyle gerçekleştirildi. çok ileri felçKatılımcılardan biri ileri evre amiyotrofik lateral skleroz (ALS) hastası, diğeri ise... servikal omurilik yaralanması Bu durum onun felçli kalmasına neden oldu. Her ikisi de BrainGate klinik programının bir parçasıydı ve yeni yazma nöroprotezini test etmeye onay verdiler.
Mikroelektrot implantasyon ameliyatının ardından gönüllüler, sistemle ilgili kısa bir eğitimden geçtiler. Bu eğitim yaklaşık olarak şu kadar sürdü: 30 kalibrasyon ifadesi Böylece yazılım, kod çözme algoritmalarını her kişinin sinir sinyallerine göre ayarlayabildi. Ardından, ekranda görüntülenen sanal klavyede parmaklarını hareket ettirme girişimlerini kullanarak mesaj yazmaları istendi.
Sonuçlar hız ve doğruluk açısından dikkat çekiciydi. Katılımcılardan biri en yüksek hıza ulaştı. Dakikada 110 karakterBu, dakikada yaklaşık 22 kelimeye ve %1,6'lık bir kelime hata oranına denk geliyor. Bu hata payı, fiziksel bir klavyede veya akıllı telefon ekranında elle yazan bir kişinin hata payına benzer.
İleri derecede ALS hastası olan ve mekanik ventilasyona ihtiyaç duyan ikinci gönüllü de başarılı oldu. anlaşılabilir cümleler üretmek Sistem sayesinde, biraz daha yavaş da olsa ilerleme kaydetti. Onun durumunda, kaydedilen ilerlemenin önemi özellikle dikkat çekicidir, çünkü konuşma yeteneğini tamamen kaybetmişti ve büyük çaba sarf etmeden geleneksel yardımcı teknolojileri kullanamıyordu.
Çalışmanın özellikle önemli bir yönü, her iki hastanın da bunu başarabilmiş olmasıdır. Cihazı kendi evinizde kullanın.Ve bu sadece hastane veya laboratuvar ortamıyla sınırlı değil. Bu, teknolojinin daha da geliştirilmesiyle, şiddetli felç geçiren kişilerin evden aile üyeleri, bakıcılar veya sağlık profesyonelleriyle iletişim kurabilmeleri için günlük destek sistemlerine entegre edilebileceğini göstermektedir.
Bu arayüz mevcut sistemlerden neden farklı?
Günümüzde, göz kontrolünün bir kısmını koruyan felçli birçok kişi, şu yöntemlere güvenmektedir: göz izleme cihazlarıBu sistemler, kullanıcıların gözlerini ekranda hareket ettirerek harf veya simge seçmelerine olanak tanır, ancak hastaların kendilerinin de belirttiği gibi, yavaş, kullanımı yorucu ve hataya yatkındırlar. Birçok durumda, kullanıcılar neden oldukları hayal kırıklığı nedeniyle bu sistemleri terk ederler.
BrainGate'in nöroprotezi farklı bir yaklaşım benimsiyor: bakışları takip etmek veya düşünceyle imleci hareket ettirmek yerine, şunlara odaklanıyor: Parmak hareketlerini çözme girişimleri Neredeyse okuma yazma bilen herkesin aşina olduğu bir klavyede. Bu stratejinin iki açık avantajı var: bir yandan, birçok hastanın yıllarca fiziksel klavye kullanarak geliştirdiği motor hafızadan yararlanmamızı sağlıyor; diğer yandan, erişimi kolaylaştırıyor. daha yüksek yazma hızları diğer destekleyici iletişim sistemlerininkinden daha fazla.
Dahası, hem sinir sinyalini çözmek hem de dil modeli için yapay zeka algoritmalarının kullanımı, kullanıcıdan aşırı bilişsel çaba gerektirmeden doğruluğun artmasına katkıda bulunur. Kişi "tek tek harfleri düşünmek" zorunda kalmaz, bunun yerine sanki gerçekten yazıyormuş gibi parmaklarını hareket ettirdiğini hayal eder.
Araştırma ekibine göre, implante edilebilir sensörlerin, gelişmiş sinyal işlemenin ve dil modellerinin bu kombinasyonu, dil öğrenimini dönüştürüyor. beyin-bilgisayar arayüzleri Mevcut çözümlere giderek daha sağlam bir alternatif olarak, en azından geleneksel sistemlerde yeterli yanıt bulamayan şiddetli felçli belirli bir hasta grubu için, giderek daha güçlü bir seçenek haline geliyor.
BrainGate konsorsiyumunun rolü ve geleceğe yönelik öngörüler
Bu nöroprotezin geliştirilmesi, konsorsiyumun çalışmalarının bir parçasıdır. BrainGate2004 yılında kurulan Uluslararası Nörobilim Birliği (INCAA), çeşitli akademik kurumlardan nörologları, nörobilimcileri, mühendisleri, bilgisayar bilimcilerini, beyin cerrahlarını, matematikçileri ve diğer uzmanları bir araya getiriyor. Ortak amaçları, şu olanakları sağlayan teknolojiler yaratmaktır... kayıp işlevleri geri kazan Nörolojik hastalıkları, omurilik yaralanmaları veya uzuv kaybı olan kişilerde.
Son yirmi yılda BrainGate, kontrollü deneylerle beyin-bilgisayar arayüzlerinin kullanılabileceğini göstermiştir. imleçleri, robotik kolları veya harici cihazları kontrol etmek Beyin aktivitesine dayanmaktadır. Yeni yayınlanan bu gelişme, özellikle konuşma yeteneğini ve fiziksel klavye kullanma yeteneğini kaybetmiş kişiler için önemli bir alan olan yazılı iletişime odaklanmaktadır.
Denemeyi yürütenler, teknolojinin hala araştırma aşamasında olduğunu vurguluyor. Şunlar gibi soruların çözülmesi gerekiyor: implantların dayanıklılığıSinyallerin zaman içindeki istikrarı, cerrahiyle ilişkili olası riskler, yerli sistemlerin kullanım kolaylığı veya Avrupa sistemleri de dahil olmak üzere sağlık sistemlerinin finansmanına uyumu gibi faktörler dikkate alınmalıdır.
Bu önlemlere rağmen, ekip cihazın orta vadede sektörün gelişmesi için bir yol açtığına inanıyor. nöroprotezlerin ticari versiyonları Farklı felç profillerine sahip hastalara uyarlanmıştır. Konsorsiyum, bu deneysel sonuçları gerçek klinik çözümlere dönüştürmede akademik merkezler ve şirketler arasındaki işbirliğinin kilit önem taşıyacağını vurgulamaktadır.
Avrupa'daki hastalar için önemi ve gelecekteki zorluklar
Çalışma Amerika Birleşik Devletleri'nde yapılmış olsa da, etkisi doğrudan engelli bireyleri ilgilendirmektedir. ALS, omurilik yaralanmaları veya felç Nüfusun yaşlanması ve nörodejeneratif hastalıkların artmasıyla birlikte iletişim destek teknolojilerine olan talep her geçen yıl artan İspanya da dahil olmak üzere Avrupa'da durum böyle.
İspanya'daki gibi güçlü bir kamu bileşenine sahip sağlık sistemlerinde, bu tür gelişmeler genellikle yalnızca klinik etkinlikleri açısından değil, aynı zamanda diğer yönleriyle de değerlendirilir. maliyet etkinliği ve entegre etme yeteneği Nörolojik rehabilitasyon ağlarında ve evde bakımda. Beyin-bilgisayar arayüzlerinin ev ortamlarında işlev görme olasılığı, ekipmanın basitleştirilmesi ve bileşenlerin ucuzlaması koşuluyla, gelecekteki benimsenmelerini desteklemektedir.
Önümüzdeki yıllara bakıldığında, araştırmacılar iyileştirme için çeşitli alanlar öneriyorlar. Bunlardan biri, yeni bir yaklaşımın getirilmesini içeriyor. özel klavyeler veya stenografi sistemleri Bu, daha da hızlı yazmayı mümkün kılacak; bir diğeri ise, halihazırda tanımlanmış sinirsel aktivite kalıplarını kullanarak, üst ekstremite felci olan kişilerde uzanma ve kavrama hareketlerini geri kazandırmaya çalışmak için aynı teknolojiden yararlanmaktır.
Bu arayüzlerin ekran okuyucular, sesli asistanlar veya ev otomasyon cihazları gibi diğer destek araçlarıyla birleştirilmesi ve böylece daha kapsamlı bir yapı oluşturulması da görüşülüyor. daha erişilebilir yaşam ortamları Tekerlekli sandalyeye bağımlı olanlar veya sürekli bakıma ihtiyaç duyanlar için. Tüm bunların ortak bir amacı var: Vücutları tepki vermeyi bıraktığında, kişinin beynini çevresindeki dünyayla yeniden bağlantılandırmak.
Özetle, bu yeni klinik çalışma şunu göstermektedir: implante edilebilir beyin-bilgisayar arayüzü Bu teknoloji, ağır felç geçiren kişilere günlük yaşamda kullanılabilecek kadar hızlı, doğru ve istikrarlı bir yazılı iletişim biçimi sunarak, yalnızca yaşam süresini uzatmakla kalmayıp aynı zamanda insanların daha fazla özerklik ve başkalarıyla ilişki kurma yeteneğiyle yaşamalarına olanak tanıyan çözümlere doğru önemli bir adım atmaktadır.