Come un impianto rivoluzionario ha permesso a una persona paralizzata di scrivere i suoi pensieri

Rendi possibile scrivere a qualcuno che non è più in grado di muoversi. L’ambizione merita un film di fantascienza, ma un team di ricercatori della Stanford University (California) ha fatto un grande passo in quella direzione. Grazie ad un approccio basato sull’analisi dell’attività cerebrale e dell’intelligenza artificiale, Sono stati in grado di esprimere attraverso il pensiero il primo paziente paralizzato, 2 volte più veloce di tutti i dispositivi di comunicazione esistenti.

Fino ad ora, le tecniche precedenti si sono accontentate di interpretare i movimenti oculari per ottenere istruzioni. I ricercatori di Stanford hanno affrontato la questione da una nuova angolazione: anche quando i gesti non possono più essere eseguiti, i circuiti neurali che li controllano funzionano ancora. Quindi è sufficiente consentire alla persona con disabilità di visualizzare la scrittura e decifrare la sua attività cerebrale per copiarla completamente.

Raggruppamento di lettere da segnali nervosi

I primi test sono stati eseguiti su un partecipante di 65 anni, il cui midollo spinale danneggiato non consentiva più il minimo movimento lungo il collo. Due sensori sono stati impiantati nel suo cranio. “Misurano 4 mm per 4 dalla superficie, ciascuno dotato di 100 elettrodi sottili come un capello”, descrive Jimmy HendersonProfessore di neurochirurgia che ha partecipato alla sperimentazione. Attraverso la neurochirurgia di routine, questi sensori vengono inseriti per circa un millimetro nella superficie esterna del cervello. “

Quando un paziente immagina di scrivere lettere una per una, gli elettrodi rilevano l’attività elettrica nei loro circuiti nervosi, secondo la lettera. L’intelligenza artificiale ricostruisce quindi le lettere dai segnali elettrici, dalle 26 lettere dell’alfabeto e dai cinque segni di punteggiatura che può riconoscere. Anche con la riflessione, i segni non sono sempre scritti perfettamente: è facile confondere “h” e “n”, o “u” con “v”. Quindi un correttore automatico simile a quello del tuo smartphone correggerà eventuali errori di battitura mentali.

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L’interfaccia può riconoscere 26 lettere e 5 segni di punteggiatura scritti a mano. Willett et al. / Natura $ 2021

Il risultato è sorprendente: il partecipante stesso “è rimasto piacevolmente sorpreso dal fatto che il sistema potesse spiegare quello che stava pensando”, ricorda il professor Henderson. “Spesso aveva l’impressione di immaginare i piedi di una mosca, che non potevamo copiare, ma funzionava allo stesso modo!”

Molto più veloce nella scrittura a mano

In effetti, questa nuova forma di interfaccia neurale diretta (Interfaccia cervello-computer, O BCI, in inglese) per il suo primo utente a parlare a una velocità di 90 caratteri al minuto, contro i 47,5 al massimo per i dispositivi preesistenti. Il paziente si avvicinava così a 115 caratteri al minuto che potevano, in media, essere scritti da un adulto della sua età senza alcuna ostruzione. L’algoritmo di riconoscimento dei caratteri mostra anche prestazioni elevate, identificando il carattere corretto in oltre il 94% dei casi e oltre il 99% dopo aver utilizzato il correttore automatico.

Per Jaimie Henderson, questi display possono essere spiegati dall’accuratezza della scrittura a mano, poiché le interfacce preesistenti si basano solo su movimenti diritti, in particolare con gli occhi. Il ricercatore spiega che “i modelli che dovrebbero essere riconosciuti erano solo una serie di linee rette che differivano solo in termini di angolo e lunghezza”. Ma la scrittura a mano è curva e più complessa, permette di ottenere segnali a livello di neuroni che sono facilmente distinguibili tra loro, e hanno meno probabilità di essere confusi, rendendo anche possibile scrivere più velocemente.

Ora che il concetto è stato convalidato, i ricercatori di Stanford stanno valutando la possibilità di replicare i loro dispositivi su altri pazienti, riducendo il tempo necessario per addestrare la loro intelligenza artificiale a riconoscere le lettere. Jaimie Henderson prevede persino di prestare attenzione a “un dispositivo simile che decodificherà e tradurrà i tentativi di movimento vocale verbalmente o in testo”. “Comprendi, una promessa più grande: dare una voce alle persone silenziose.

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