Laboratuvarda bir parti atmosferi vardır. Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS) nedeniyle tamamen felçli ve konuşma yeteneğinden mahrum kalan 45 yaşındaki T15 hastasının, araştırmacılarla sohbet edip şakalaştığı sese coşku ve inanamama eşlik ediyor. Hastalık onu ortadan kaldırmadan önceki sesin hemen hemen aynısı. Ancak kelimeler akıcı bir şekilde çıkıyordu ama düşündüğünden birkaç saniye sonra.
Kelimeler ağzından değil, bunları bir bilgisayardan okuyan ve daha sonra hastanın beynine yerleştirilen ve uyaranları yorumlayabilen bir çip tarafından yayılan bilgileri rapor eden “özel yapım” bir sentezleyiciden çıkıyor. Hepsi bu değil. T15 ayrıca cihazı laboratuvar gibi kontrollü bir ortamda ve profesyonellerin desteğiyle değil, evde, günlük yaşamda kullanma fırsatına da sahip oldu. Adam cihazı neredeyse her gün 3.800 saatten fazla kullandı.
Bu olağanüstü başarı, koordineli bir araştırma grubu tarafından duyuruldu. Sergey Stavisky Ve David Brandman Davis'teki Kaliforniya Üniversitesi'nden. Çalışmanın detayları Nature Medicine dergisinde yayınlandı.
Beyin-bilgisayar arayüzü
“Bu makale son derece ilginç bir sonucu rapor ediyor” yorumunu yapıyor Egidio D'AngeloPavia Üniversitesi'nde Fizyoloji profesörü ve İtalyan beyin araştırmaları için en büyük ağ olan MNESYS'in bilim adamı. “Beyin-bilgisayar arayüzleri yirmi yılı aşkın bir süredir geliştirilme aşamasındadır ve bunların etkililiğine ilişkin prensip kanıtlarına yol açmıştır. Kendisi şöyle devam etmektedir: Bu arayüz, biyoelektrik sinyallerin harici elektronik cihazlarla iletişimini sağlar: sinyaller, tipik olarak kortikal yapılardaki elektrot implantlarından alınır ve kodlarının çözülmesine olanak tanıyan bir işleme sistemine iletilir. Esas itibarıyla, sistem, biyoelektrik sinyallerin her modeliyle belirli bir anlamı ilişkilendirmeyi başarır. Biyoelektronik arayüz, bir yandan beyindeki esneklik ve adaptasyon süreçlerini kullanır. diğer taraftan sinir devreleri, nöronların aksiyon potansiyeli deşarjlarının kodunu çözebilen algoritmalar ve daha sonra deneğin, harici sistem tarafından kodu çözülen yanıtlara dayanarak yaydığı sinyalleri uyarlamasına olanak tanıyan biyolojik geri bildirim süreçleri.
Ev testleri
Bu klinik çalışmanın (BrainGate2 programının bir parçası olarak yürütülen) gerçek devrimi, tam olarak laboratuvar duvarlarının yıkılmasında yatmaktadır. Şimdiye kadar beyin-bilgisayar arayüzleri, sürekli ve yorucu yazılım kalibrasyonlarına ihtiyaç duyulması nedeniyle yalnızca mühendislerin ve doktorların sıkı denetimi altında kısa oturumlar için kullanılabilen karmaşık deneysel araçlar olarak görülüyordu. Ancak T15 vakasında, düzenleyici kurumlar tarafından yetkilendirilen protokollerde yapılan değişiklik sayesinde araştırmacıların yardımı tamamen ortadan kaldırıldı.
Aile üyeleri ve bakıcılar, bilgisayarları açmak ve donanımı fiziksel olarak hastanın kafa derisine bağlamak için eğitildi. Sadece yirmi dakikalık bir ev rutini, insana benzeri görülmemiş bir günlük özerkliğin kapılarını açarak, sistemi günde ortalama 9,5 saat kullanmasına olanak tanıdı; hatta tek bir günde kesintisiz 19 saate ulaşan zirveler.
Düşünce gücü yeterli olacak: İşte vücut ile beyin arasında arayüz görevi gören protezler
Fabio Sindici
D'Angelo'nun da vurguladığı gibi evde elde edilen kullanımın sürekliliği, hastaların geleceği açısından gerçek klinik dönüm noktasını temsil ediyor. “Bu makale ilk kez böyle bir sistemin uzun süreler boyunca kullanılabileceğini ve implant uygulanan kişi açısından gerçek özerkliği garanti ettiğini gösteriyor. Bu sonuç çok önemlidir, çünkü gelecekte bu teknolojinin fonatuar ve motor sistemde önemli bozuklukları olan kişilerin rehabilitasyonunda kapsamlı bir şekilde geliştirilebileceğini göstermektedir.”
Kelimeler
On dokuz ay boyunca evde bağımsız kullanım sonucunda toplanan rakamlar aslında olağanüstü bir bilimsel ve insani başarının ana hatlarını çiziyor. Hasta, yalnızca düşünce çabasıyla ifade edilen toplam 1.960.163 kelime olmak üzere 183.060 cümleyi formüle etti ve paylaştı. Zihinsel yazma hızı, geleneksel yardımcı sistemlerle karşılaştırıldığında inanılmaz derecede hızlı bir tempo olan dakikada ortalama 56 kelimeye ulaştı.
“Konuşma sırasında – diye açıklıyor D'Angelo – dakikada yaklaşık 200 kelime yayabiliyoruz. Bu nedenle, dakikada 56 kelime sonucu kesinlikle mükemmel bir seviyededir ve etkili iletişimi garanti edebilir. Ayrıca, kod çözme sisteminin doğruluğu çok yüksektir. Sistem, uzun süreli, aylarca süren kullanıma izin verir ve sinirsel deşarjlar ile bunların temsil ettiği kodlar arasındaki ilişkinin dikkate değer bir istikrarını garanti eder. Son olarak, sistem, imleçler ve farelerin kullanımıyla birleştirilerek çalıştırılabilir. dijital iletişim sistemleriyle etkileşimli bir şekilde”.
Teknoloji
Mühendislik açısından bakıldığında, sinirsel deşarjlar ve kodlar arasındaki ilişkinin zamansal stabilitesi, dilden sorumlu motor kortekse cerrahi olarak yerleştirilen dört silikon mikro matris (her biri 64 elektrotlu) tarafından desteklenir. Nöronlar tarafından üretilen elektriksel uyarıların akışı, en modern dilsel modelleri yönlendiren aynı yapay zeka ailesi olan Transformers'ı temel alan son teknoloji algoritmalar tarafından gerçek zamanlı olarak işlenir. Bu teknoloji, arka plandaki sinyali sürekli olarak düzeltip kalibre ederek, kullanıcının faaliyetlerini kesintiye uğratmasına gerek kalmadan beyin aktivitesindeki doğal değişiklikleri telafi eder. Kullanılan son teknoloji vokal sentezleyici aynı zamanda stüdyonun en sıra dışı yönlerinden birini temsil ediyor.
Bu, sabit kayıtların sıradan bir oynatıcısı değil, karmaşık bir metinden konuşmaya (TTS) yapay zeka modelidir. Araştırmacılar, ALS semptomları başlamadan önce T15 tarafından kaydedilen eski ses dosyalarını ve evdeki ses parçalarını kullanarak algoritmayı eğitti. Bu şekilde, sistem beyin sinyallerini çözerek onları metne dönüştürdüğünde, yapay zeka anında tamamen yeni bir ses parçası üretiyor, ancak bu ses izi, insanın tam ses izi, tınısı ve doğal nüanslarıyla, ona derin ifade kimliğini geri veriyor.
Beyin faresi
Üstelik implante edilen çip, düşünceleri metne veya sese çevirmekten daha fazlasını yapıyor. Araştırmacılar, motor görüntülerine odaklanan ikinci bir algoritmik modülü (özyinelemeli sinir ağı (RNN)) sisteme entegre etti. T15, sadece sağ elini hareket ettirmeyi düşünerek, İtalyan bilim adamının başlattığı beyin faresini kontrol edebiliyor ve ilk ayarlama süresini günde bir dakikadan daha kısa bir süreye indiriyor. BG Home kontrol uygulaması sayesinde hasta, zihinsel dikte ve imleç hareketlerini birleştirerek kişisel bilgisayarını 360 derece yönetebildi.
Araştırmaya eklenen videolarda, T15'in internette gezindiği, arama çubuğunu seçtiği, sıradan bir kullanıcınınkine benzer bir hassasiyetle hiperlinklere yazdığı ve tıkladığı, böylece e-posta göndermeyi, arkadaşlarıyla mesaj alışverişinde bulunmayı ve hepsinden önemlisi, tamamen bedensel hareketsizliğe rağmen tam zamanlı bir işi sürdürmeyi başardığı görülüyor. Sistemin esnekliği aynı zamanda hastalığın neden olduğu biyolojik değişikliklere de uyum sağlamasına olanak tanıdı. Araştırmanın ilk aşamalarında adam, ALS'nin ileri evrelerinde son derece yorucu bir egzersiz olan boğaz kaslarını zorlayarak düşüncelerini “seslendirmeye” çalıştı. Aylar boyunca hasta bağımsız olarak bir “sessiz söz” stratejisi geliştirdi (sessiz konuşma), kendilerini artikülatör hareketleri hayal etmekle veya havayı dışarı çıkarmadan fark edilmeyen yüz sallamaları yapmakla sınırlandırıyorlar. Arka plan algoritması bu yeni sinir modelini yakalayıp kodunu çözebildi, böylece hastanın yorgunluğu büyük ölçüde azaltıldı ve iletişim hızı hızla yükseldi.
ALS nedeniyle felçli olan kadın, beynini bilgisayara bağlayarak konuşabiliyor
Gelecek senaryoları
Her ne kadar tarihi ve heyecan verici olsa da araştırmacılar, tek bir başarılı vakanın bile evrensel klinik sonuçlara varılmasına izin vermediğine dikkat çekiyor. Tekniğin farklı ölçeklerdeki verimliliğini değerlendirmek için daha geniş bir hasta örneklemi üzerinde daha fazla araştırma yapılması gerekli olacaktır; tıpkı sunucuların (şu anda büyük bir mobil arabaya monte edilmiş) minyatürleştirilmesi ve kafa derisinden çıkan fiziksel kabloları ortadan kaldıran tamamen kablosuz implantların geliştirilmesi üzerinde çalışmanın gerekli olacağı gibi. Ancak temel taşı atıldı. Bu iki yılda toplanan veriler, insan beyni ile makine arasındaki istikrarlı ve uzun süreli diyaloğun artık bir ütopya olmadığını, onları sonsuza dek kaybettiklerini düşünenlere konuşma saygınlığını ve bağımsızlığını geri kazandırabilecek bir ev içi gerçeklik olduğunu gösteriyor.
Bir yanıt yazın