חיבור בין מחשב למחשב אפשר לאחרונה לאנשים עם חולשה קשה בגפיים להקליד באמצעות שליטה ישירה במוח במהירות הגבוהה ביותר וברמות הדיוק הגבוהות ביותר שדווחו עד כה.

שניים מהמשתתפים סובלים מטרשת לרוחב אמיוטרופית, המכונה גם מחלת לו גריג, ואחד מהם סובל מחבלה בעמוד השדרה.

לכל אחד מהם הוצב במוחם מערך אלקטרודות אחד או שניים בגודל תינוק אספירין כדי להקליט אותות מהקורטקס המוטורי, אזור השולט בתנועת השרירים. האותות הועברו למחשב באמצעות כבל ותורגמו על ידי אלגוריתמים לפקודות הצבעה ולחיצה המנחות את הסמן לדמויות במקלדת שעל המסך.

כל משתתף, לאחר אימונים מינימליים, שלט בטכניקה במידה מספקת כדי להעלות את התוצאות של כל בדיקה קודמת של ממשקי מוח-מחשב, או BCI, לשיפור התקשורת של אנשים עם תנועה לקויה באופן דומה. יש לציין שהם השיגו את שיעורי ההקלדה ללא שימוש בסיוע אוטומטי להשלמת מילים המקובל ביישומי מקלדת אלקטרונית בימינו, מה שככל הנראה היה מעלה את ביצועיהם.

משתתף אחד, דניס דגריי מפארק מנלו, קליפורניה, הצליח להקליד 39 תווים נכונים לדקה, שווה ערך לכשמונה מילים לדקה.

החוקרים אומרים כי ניתן ליישם גישה זו באמצעות לחיצה ולחץ על מגוון מכשירי מחשוב, כולל סמארטפונים וטאבלטים. ממצאיהם מופיעים בכתב העת eLife.

"זה כמו אחד ממשחקי הווידאו הכי מגניבים שאי פעם יצא לי לשחק איתם. ואני אפילו לא צריך להכניס רבע לזה. ”

"הצלחת המחקר שלנו מסמנת ציון דרך מרכזי בדרך לשיפור איכות חייהם של אנשים עם שיתוק", אומר ג'יימי הנדרסון, פרופסור לנוירוכירורגיה באוניברסיטת סטנפורד, שביצע שניים מתוך שלושת ההליכים להשתלת מכשירים בבית החולים סטנפורד. השלישי התקיים בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס.

"מחקר זה מדווח על המהירות והדיוק הגבוהים ביותר, לפי גורם שלוש, ביחס למה שהוצג לפני כן", אומרת הסופרת הבכירה, קרישנה שנוי, פרופסור להנדסת חשמל. "אנחנו מתקרבים למהירות שבה אתה יכול להקליד טקסט בטלפון הסלולרי שלך."

"ההופעה באמת מרגשת", אומר חוקר הפוסט-דוקטורט לשעבר צ'תאן פנדרינאת, שמונה כעת מינוי משותף באוניברסיטת אמורי ובמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה כעוזר פרופסור להנדסה ביו-רפואית. "אנו משיגים קצב תקשורת שאנשים רבים עם שיתוק ידיים וידיים ימצאו מועילים. זה שלב קריטי לייצור מכשירים שיכולים להתאים לשימוש בעולם האמיתי. "

המעבדה של שנוי הייתה חלוצה באלגוריתמים המשמשים לפענוח המטחים המורכבים של אותות חשמליים המופעלים על ידי תאי עצב בקליפת המוח המוטורית, מרכז הפיקוד לתנועה של המוח, ולהמיר אותם בזמן אמת לפעולות שמבוצעות בדרך כלל על ידי חוט השדרה והשרירים.

"השימוש באלגוריתמי BCI בעלי ביצועים גבוהים אלה בניסויים קליניים בבני אדם מדגים את הפוטנציאל של סוג טכנולוגיה זה להחזיר את התקשורת לאנשים עם שיתוק", אומר חוקר הפוסט-דוקטורט פול נויוג'וקיאן.

'הוצאתי את האשפה בגשם'

מיליוני אנשים עם שיתוק חיים בארצות הברית. לפעמים השיתוק שלהם מגיע בהדרגה, כפי שקורה ב- ALS. לפעמים זה מגיע פתאום, כמו במקרה של דגרי.

כעת בן 64, דגרי הפך לבעיות רבע ב -10 באוקטובר 2007, כשנפל וסבל מפציעה בחוט השדרה שמשנה את חייו. "הוצאתי את האשפה בגשם," הוא אמר. כשהוא מחזיק את הזבל ביד אחת ואת המיחזור ביד השנייה, הוא החליק על הדשא ונחת על סנטרו. ההשפעה חסכה על מוחו אך נפגעה קשה בעמוד השדרה שלו, וניתקה את כל התקשורת בין מוחו לשרירים מראשו ומטה. "אין לי שום דבר שקורה מתחת לעצמות הבריח," הוא אומר.

דגרי קיבל שני שתלים של מכשירים בידי הנדרסון באוגוסט 2016. בכמה מפגשי מחקר שלאחר מכן, הוא ושני משתתפי המחקר האחרים, שעברו ניתוחים דומים, עודדו לנסות או לדמיין דפוסי תנועות ידיים, ידיים ואצבעות רצויות. אותות עצביים שנוצרו מהקורטקס המוטורי חולצו אלקטרונית על ידי מכשירי הקלטה המשובצים, הועברו למחשב ותורגמו על ידי האלגוריתמים של שנוי לפקודות המכוונות סמן על מקלדת על המסך לתווים שצוינו על ידי המשתתף.

השועל החום המהיר ...

החוקרים מדדו את המהירות בה הצליחו המטופלים להעתיק נכון משפטים ומשפטים - למשל, "השועל החום המהיר קפץ מעל הכלב העצלן." השיעורים הממוצעים היו 7.8 מילים לדקה עבור Degray ו- 6.3 ו- 2.7 מילים לדקה, בהתאמה, עבור שני המשתתפים האחרים.

מערכת החקירה ששימשה במחקר, ממשק מוח-מחשב תוך-קורטיקאלי הנקרא BrainGate Neural Interface System, מייצגת את הדור החדש ביותר של BCI. הדורות הקודמים קלטו אותות תחילה באמצעות לידים חשמליים שהונחו על הקרקפת, ואז על ידי מיקומם בניתוח על פני המוח מתחת לגולגולת.

BCI תוך-קורטיקלי משתמש בשבב סיליקון זעיר, קצת יותר משישית אינץ 'מרובע, שממנו בולטות 100 אלקטרודות החודרות למוח בערך בעובי של רבע ומקישות על הפעילות החשמלית של תאי עצב בודדים בקליפת המוח המוטורית.

הנדרסון השווה את הרזולוציה המשופרת של חישה עצבית, בהשוואה לזו של BCI של הדור הישן, לזה של חלוקת מחיאות כפיים לחברים בודדים בקהל באולפן ולא רק להציב אותם על התקרה, "כדי שתוכלו לדעת עד כמה קשה וכמה מהר כל אדם בקהל מוחא כפיים. "

מערכת אלחוטית 24/7

היום יגיע - קרוב לחמש יותר מעשר שנים מהיום, צופה שנוי - כאשר למערכת אלחוטית מכוילת ומושתלת לחלוטין ניתן להשתמש ללא סיוע המטפל, אין השפעה קוסמטית. וניתן להשתמש בהם מסביב לשעון.

"אני לא רואה אתגרים בלתי ניתנים להתגברות," הוא אומר. "אנו מכירים את הצעדים שעלינו לנקוט כדי להגיע לשם."

דגרי, שממשיך להשתתף באופן פעיל במחקר, ידע להקליד לפני התאונה שלו אך לא היה מומחה לכך. הוא תיאר את תעוזתו החדשה שנחשפה בשפה של חובב משחקי וידאו.

"זה כמו אחד ממשחקי הווידאו הכי מגניבים שיצא לי לשחק איתם", הוא אומר. "ואני אפילו לא צריך להכניס רבע לזה."

עוזרת המחקר בסטנפורד כריסטין בלייב היא גם מחברת שותפה במחקר, כמו גם חוקרי BrainGate מבית החולים הכללי של מסצ'וסטס ומאוניברסיטת קייס ווסטרן.

המימון הגיע מהמוסדות הלאומיים לבריאות, המשרד לענייני פוסט-דוקטורט בסטנפורד, קרן קרייג ה 'נילסן, תוכנית ההכשרה למדעני רפואה בסטנפורד, סטנפורד ביו-נוירו-ונצ'רס, מכון סטנפורד לחדשנות-נוירו ומדעי המוח התרגומיים, מכון סטנפורד למדעי המוח. , לארי ופמלה גרליק, סמואל ובטסי ריבס, המכון הרפואי הווארד יוז, המחלקה לענייני ותיקים בארה"ב, מכון MGH-Dean למחקר משולב על פרפור פרוזדורים ושבץ, ובית החולים הכללי של מסצ'וסטס.

משרד רישוי הטכנולוגיה של סטנפורד מחזיק בקניין רוחני על ההתקדמות ההנדסית הקשורה ל BCI שנעשתה במעבדה של שנוי.

{youtube}9oka8hqsOzg{/youtube}

מקור: ברוס גולדמן עבור אוניברסיטת סטנפורד

ספרים קשורים

at InnerSelf Market ואמזון