Papír méretű agyi implantátum és mesterséges intelligencia segíthet
Írta: Andrada Lăutaru, 2020. szeptember 23., szerda, 19:00. Utolsó frissítés: 2020. szeptember 23., szerda, 07:08
Egy san francisco-i intézet kutatói haladnak abban, hogy két tanulási rendszer - az agy és a számítógép - között olyan partnerséget építsenek ki, amely reményt adna a megbénult betegeknek arra, hogy újra képesek lesznek irányítani a kezüket és a lábukat.
Az UC San Francisco Weill Idegtudományi Intézetének kutatói, akik agyvezérelt protézisvégtaggal (BCI - agyvezérelt interfész) dolgoztak, kimutatták, hogy a gépi tanulási technikák segítettek a bénult embernek megtanulni irányítani a számítógépes kurzort a tevékenység segítségével Az agy agya, anélkül, hogy a korábbi interfészekhez hasonlóan kiterjedt napi tevékenységet igényelne, megjegyzi a Nanowerk című kiadványt, amely a nanotechnológiára szakosodott szakág, amely többek között kis, molekuláris eszközök gyártásával foglalkozik.
„A BCI technológia az elmúlt években jelentős fejlődésen ment keresztül, de mivel a meglévő rendszereket minden nap vissza kellett állítani és újrakalibrálni kellett, nem tudtak belépni az agy természetes tanulási folyamataiba. Ez olyan, mintha megkérnénk valakit, hogy tanuljon meg újra és újra biciklizni, kezdve a semmiből "- mondta Karunesh Ganguly, a tanulmány vezetője, PhD, az UCSF Neurológiai Tanszékének docense. Nanowerk.
"A mesterséges tanulási rendszer adaptálása az agy kifinomult, hosszú távú tanulási mintáinak zavartalan működéséhez olyasmi, amit eddig nem igazoltak a bénult személyeknél" - tette hozzá.
Az agy felszínén elhelyezett elektródarendszerek
A „plug and play” teljesítmény elérése megmutatja az úgynevezett ECoG elektróda tömbök értékét a BCI (agyvezérelt interfész) alkalmazások számára. Az ECoG mátrix papírméretű elektródatampont tartalmaz, amelyet sebészeti úton helyeznek el az agy felszínén.
Ezek lehetővé teszik az idegi aktivitás stabil, hosszú távú rögzítését, és epilepsziás betegeknél engedélyezték a rohamok monitorozására - magyarázza Nanowerk.
Ganguly csapata a Nature Biotechnology ("Az agy-számítógép interfész Plug-and-play vezérlése az idegtérkép stabilizálásával" című cikkében) megjelent új írásában dokumentálja az ECoG elektróda tömb használatát mind a négy végtag bénulása esetén. (quadriplegia).
Ebben a cikkben a résztvevő az implantátum segítségével vezérelte a számítógép kurzorát a képernyőn.
A kutatók kifejlesztettek egy algoritmust, amely a gépi tanulást használja az ECoG elektródák által rögzített agyi aktivitás és a felhasználó által a kurzor kívánt mozgásának összehangolásához.
Kezdetben a kutatók az algoritmus minden napos visszaállításának szokásos gyakorlatát követték. A résztvevő azzal kezdte, hogy elképzelte a nyak és a csukló meghatározott mozgásait, miközben figyelte a kurzor mozgását a képernyőn.
Fokozatosan a számítógépes algoritmus frissítette magát, hogy megfeleljen a kurzor mozgásának az agy által generált tevékenységnek, hatékonyan áthelyezve a kurzor vezérlését a felhasználóra.
"Ezt úgy tekintjük, mint két tanulási rendszer - az agy és a számítógép - közötti partnerség kiépítésére tett kísérletet, amely végül lehetővé teszi, hogy a mesterséges felület a felhasználó kiterjesztésévé váljon, például saját keze" - mondta. Ganguly, gyakorló neurológus Nanowerk szerint.
A BCI ilyen azonnali „plug and play” teljesítménye régóta cél a területen, de nem volt elérhető távolságban, mivel a legtöbb kutató által használt elektródák hajlamosak az idő múlásával mozogni, megváltoztatva az egyes elektródák által megfigyelt jeleket. Továbbá, amikor ezek az elektródák bejutnak az agyszövetbe, az immunrendszer hajlamos elutasítani őket, fokozatosan befolyásolva a jelüket, magyarázza ugyanazt a forrást.
Az ECoG elektródák kevésbé érzékenyek, mint ezek a hagyományos implantátumok, de a hosszú távú stabilitás kompenzálni látszik ezt a hiányosságot. Az ECoG nyilvántartások stabilitása még fontosabb lehet a bonyolultabb robotrendszerek, például a mesterséges végtagok hosszú távú vezérlése szempontjából, ami Ganguly kutatásának következő szakaszának kulcsfontosságú célja - mondja Nanowerk.
"Mindig is tisztában voltunk azzal, hogy meg kell tervezni egy olyan technológiát, amely úgymond nem kerül fiókba, de valójában javítja a megbénult betegek mindennapjait" - mondta Ganguly. "Ezek az adatok azt mutatják, hogy az ECoG-alapú agyvezérelt interfészek jelenthetik az ilyen technológia alapját" - mondta a publikáció szerint a neurológus.