Στο Διεθνές Συνέδριο Solid-State Circuits, οι επιστήμονες παρουσίασαν ένα νέο μικροτσίπ που αναπτύχθηκε για να μεταφράζει τις σκέψεις σε λέξεις, σε μια εξέλιξη θα μπορούσε να ωφελήσει σημαντικά τα άτομα με σοβαρές κινητικές αναπηρίες, επιτρέποντάς τους να επικοινωνούν ελεύθερα.
Ερευνητές από το EPFL ανέπτυξαν αυτήν την υψηλής απόδοσης μικροσκοπική διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής (MiBMI) που βασίζεται σε τσιπ πυριτίου και δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο IEEE Journal of Solid-State Circuits. Αυτό το μικροσκοπικό τσιπ είναι ικανό να αποκωδικοποιεί πολύπλοκα νευρικά σήματα και να τα μετατρέπει σε ευανάγνωστο κείμενο.
Τεχνητή νοημοσύνη προβλέπει μελλοντικές ασθένειες – Επανάσταση στην πρόληψη
«Το MiBMI μας επιτρέπει να μετατρέπουμε περίπλοκη νευρική δραστηριότητα σε ευανάγνωστο κείμενο με υψηλή ακρίβεια και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Αυτή η πρόοδος μας φέρνει πιο κοντά σε πρακτικές, εμφυτεύσιμες λύσεις που μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τις επικοινωνιακές ικανότητες για άτομα με σοβαρές κινητικές αναπηρίες», δήλωσε ο Mahsa Shoaran από το Integrated Neurotechnologies Laboratory (INL) στα ινστιτούτα IEM και Neuro X του EPFL.
Πώς λειτουργεί το νέο μικροτσίπ
Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα για τη χρήση και την ανάπτυξη διεπαφής εγκεφάλου-μηχανής έχει αυξηθεί. Αυτές οι μικροσκοπικές συσκευές έχουν τη δυνατότητα να βοηθήσουν άτομα με σοβαρές κινητικές αναπηρίες να επικοινωνούν και να αλληλεπιδρούν με τον κόσμο γύρω τους.
Η εταιρεία Neuralink του Έλον Μασκ προωθεί ενεργά την ανάπτυξη των διεπαφών εγκεφάλου-μηχανής. Στόχος της είναι να δημιουργήσει διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής που μπορούν να βοηθήσουν άτομα με νευρολογικές παθήσεις όπως παράλυση ή τραυματισμοί του νωτιαίου μυελού.
Σε σύγκριση με άλλες διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής, αυτό το νέο MiBMI είναι συμπαγές, αποτελεσματικό και ευέλικτο. Τα παραδοσιακά συστήματα είναι συχνά μεγάλα, απαιτούν ενέργεια και έχουν περιορισμένη χρήση.
Για να επιτευχθεί η μετατροπή της σκέψης σε κείμενο, αποκωδικοποιούνται τα νευρικά σήματα που παράγονται όταν ένα άτομο οραματίζεται τη γραφή. Τα ηλεκτρόδια που εμφυτεύονται στον εγκέφαλο καταγράφουν τη νευρική δραστηριότητα που σχετίζεται με αυτές τις φανταστικές κινήσεις των χεριών.
Τεχνητή Νοημοσύνη: Το πρώτο φάρμακο της AI που μπαίνει σε κλινικές δοκιμές
Το μικροτσίπ MiBMI επεξεργάζεται τα καταγεγραμμένα νευρικά σήματα ακαριαία, μετατρέποντας τις κινήσεις των χεριών που προορίζονται για τον εγκέφαλο σε ψηφιακό κείμενο. Αυτή η συσκευή θα βοηθήσει στη διευκόλυνση της επικοινωνίας για άτομα με σοβαρές κινητικές αναπηρίες, συμπεριλαμβανομένου του συνδρόμου κλειδώματος.
«Ενώ το τσιπ δεν έχει ακόμη ενσωματωθεί σε λειτουργική διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής, έχει επεξεργαστεί δεδομένα από προηγούμενες ζωντανές ηχογραφήσεις, όπως αυτές από το εργαστήριο Shenoy στο Στάνφορντ, μετατρέποντας τη δραστηριότητα γραφής σε κείμενο με εντυπωσιακή ακρίβεια 91%», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας, Mohammed Ali Shaeri.
Με την τρέχουσα ικανότητά του να αποκωδικοποιεί 31 χαρακτήρες, το μικροτσιπ δείχνει τεράστιες δυνατότητες για μελλοντικές εξελίξεις. «Είμαστε βέβαιοι ότι μπορούμε να αποκωδικοποιήσουμε έως και 100 χαρακτήρες, αλλά ένα χειρόγραφο σύνολο δεδομένων με περισσότερους χαρακτήρες δεν είναι ακόμη διαθέσιμο», πρόσθεσε ο Δρ. Shaeri.
Το τσιπ είναι ελάχιστα επεμβατικό
Το συμπαγές μέγεθος, οι χαμηλές απαιτήσεις ενέργειας και η ελάχιστη επεμβατικότητα του MiBMI το καθιστούν ιδανικό για εμφύτευση. Ως πλήρως ενσωματωμένο σύστημα, το MiBMI εκτελεί εγγραφή και επεξεργασία σε δύο μικροσκοπικά τσιπ, συνολικού εμβαδού μόλις 8 mm2.
«Η ελάχιστη επεμβατικότητά του εξασφαλίζει ασφάλεια και πρακτικότητα για χρήση σε κλινικές και πραγματικές συνθήκες», σημειώνουν οι ερευνητές. Ο πρωτοποριακός σχεδιασμός του τσιπ MiBMI αλλάζει το παιχνίδι για μελλοντικές διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής, κάνοντας πραγματικότητα τις πρακτικές, πλήρως εμφυτεύσιμες συσκευές.
Αυτό έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα ζωής των ασθενών με αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS) και τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού, επιτρέποντάς τους να επικοινωνούν χωρίς την ανάγκη σωματικής κίνησης.
«Στόχος μας είναι να αναπτύξουμε μια ευέλικτη διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής που να μπορεί να προσαρμοστεί σε διάφορες νευρολογικές διαταραχές, παρέχοντας ένα ευρύτερο φάσμα λύσεων για τους ασθενείς», κατέληξε ο Δρ. Shoaran.