Alexander
To był dobry rok dla pacjenta nr T6
Nauczył się kontrolować tablet Nexus falami mózgowymi, przenosząc się z poziomu technologicznego lat 80. i DOS-u do nowoczesnej ery Android OS.
Pacjent T6 – brunetka, pani w jej wczesnych 50., – cierpi na stwardnienie zanikowe boczne (znane również jako choroba Lou Gehriga), powoduje ono postępujące uszkodzenie neuronów motorycznych. Sparaliżowana od szyi
w dół. Nawet w chorobie T6 zachowała swój dowcip oraz miłość do czerwonej szminki. Czego do niedawna jeszcze nie posiadała to zdolność do komunikowania się ze światem zewnętrznym.
Interfejs mózg-maszyna
Podobnie jak T6, miliony ludzi na całym świecie są sparaliżowane w wyniku uszkodzenia rdzenia kręgowego, udaru mózgu lub chorób neurodegeneracyjnych wykluczając ich zdolność mówienia, pisania lub zakłócając w inny sposób możliwość przekazywania myśli i zamiarów swoim bliskim. Dziedzina interfejsów mózg-maszyna wyrosła prawie dwie dekady temu jako urządzenia wspomagające ludzi izolowanych od społeczeństwa chorobą. Wyniki były fantastyczne: Urządzenia śledzące ruchy gałek ocznych czy głowy pozwoliły działać jako system wyjściowy do sterowania kursorami myszy na ekranach komputerów. W niektórych przypadkach, użytkownik mógł również zastosować kliknięcie poprzez wpatrywanie się w jednym miejscu. Określano to fachowo jako “czasu oczekiwania”. Mimo zalewu obiecujących urządzeń, śledzenie gałki ocznej pozostaje nadal nieprecyzyjne i strasznie męczące dla użytkowników. Ponieważ większość systemów wymaga również niestandardowego sprzętu, to ceny całego systemu ograniczają tę technologię do kilku szczęśliwych wybrańców. “Chcieliśmy przenieść techniki wspomagania do klinicznej wykonalności”, powiedział dr Paul Nuyujukian, neuroinżynier i lekarz z Uniwersytetu Stanforda, podczas dorocznej konferencji Society for Neuroscience, która odbyła się w Chicago w 2015r. W przeciwieństwie do trakerów oczu, protezy neuronowe stanowią bezpośredni interfejs mózgu i komputera pomijając w istocie pośrednika – narządy czuciowe, które zazwyczaj używamy w interakcji z naszym środowiskiem. Zamiast tego, układ z mikromacierzą wielkości dziecięcej tabletki aspiryny jest bezpośrednio wszczepiany do mózgu, a sygnały nerwowe związane z aktywnością mózgu są odbierane, dekodowane i interpretowane w czasie rzeczywistym przez zaawansowane algorytmy i wykorzystywane do sterowania kursorem myszy. Jest to technologia, która rozwija się skokowo, ale nadal jest droga i trudna w obsłudze. Zespół Nuyujukian, wraz z pacjentem T6, postawili sobie za cel rozwiązanie tego problemu.
Nexus 9
Dwa lata temu, pacjent T6 zgłosił się do badań klinicznych BrainGate i wszczepiono mu układ 100-kanałowych elektrod do lewej części jej mózgu w rejonach odpowiedzialnych za ruch. W owym czasie, wydział Stanfordu pracował nad prototypem urządzenia protetycznego, wspomagającego sparaliżowanych pacjentów w pisaniu na specjalnie zaprojektowanej klawiaturze na zasadzie myślenia o słowach, które chcą napisać. Wszczepione elektrody nagrywały aktywność mózgu, podczas patrzenia na docelowe litery na ekranie, przekazując je następnie do neuroprotezy, która interpretuje sygnały i tłumaczy je na ciąg ruchów kursora i kliknięć. W ten sposób, pacjent T6 może pisać w myślach przy użyciu tego interfejsu, w sposób przypominający trochę technofobów wystukujących pisma na klawiaturze za pomocą jednego palca. Czarno-biały wersja aplikacji była świetna w zakresie reakcji i dokładności. Ale proces był boleśnie powolny. Nawet po intensywnym szkoleniu, T6 często musiała przenosić wzrok na przycisk Usuń, by poprawić błędy. Według Nuyujukian, to co było potrzebne to elastyczne, konfigurowalne i niedrogie urządzenie, które nie trzeba podłączać do komputera za pomocą elektrod. „Chcieliśmy również by interfejs użytkownika, nie wyglądał jakby został zaprojektowany w latach 80-tych.”
Przełomowy dla zespołu był moment, gdy zdano sobie sprawę że kursor systemowy „wskaż i kliknij” jest w zasadzie tym samym co dotknięcie palcem na ekranie dotykowym tabletu czy smartfona, z czym większość z nas obcuje już na co dzień. Gdy zespół był prawie gotowy do podjęcia prac w celu zaprojektowania własnego sprzętu z ekranem dotykowym, to uświadomiono sobie, że to co najlepsze w tej dziedzinie jest już w zasadzie na rynku – standardowy tablet Nexus. Przerobiono istniejącą konfigurację tak, by fale mózgowe pacjenta T6 mogły kontrolować wystukiwanie znaków na ekranie dotykowym Nexus’a. Była to zaskakująco łatwa modyfikacja: neuroproteza komunikowała się bowiem z tabletem za pośrednictwem protokołu bluetooth. System był gotowy do pracy w czasie krótszym niż rok. “Zasadniczo tablet rozpoznawał protezę jako bezprzewodową mysz bluetooth”, wyjaśnia Nuyujukian. Wskazaliśmy jej aplikację przeglądarki internetowej i życzyliśmy dobrej zabawy.
W serii krótkich klipów filmowych, zespół pokazał pacjenta T6 googlujacego pytania o ogrodnictwie, przy pełnym wykorzystaniu funkcji automatycznego uzupełniania, w celu przyspieszania procesu wyszukiwania. Pacjent nie miał kłopotów z nawigacją nawet za pomocą maleńkich linków i pracował sprawnie w oparciu o standardową klawiaturę QWERTY. Nuyujukian był oczywiście podekscytowany. To była nie tylko kwestia po prostu ładniejszego interfejsu użytkownika; lecz teraz również dostępu do całego wachlarza aplikacji Android. Zgodnie z wcześniejszymi badaniami, urządzenie może funkcjonować co najmniej dwa lata, bez jakichkolwiek problemów ze sprzętem lub oprogramowaniem. Zespół stara się, by implant był jeszcze trwalszy i przedłużyć czas działania w mózgu. “Gotowi jesteśmy na wykorzystanie tego, co już zostało perfekcyjnie dopracowane sprzętowo tak, aby praca z zestawem była łatwiejsza i przyjemniejsza.” powiedział Nuyujukian. “Pokazaliśmy, że możemy rozszerzyć zakres naszego systemu do standardowego tabletu.” Zespół nie jest jednak w pełni zadowolony. Obecnie pracuje nad sposobami wdrożenia opcji „kliknij i przeciągnij” i wielodotykowych operacji. Chcą też rozszerzyć interfejs na inne systemy operacyjne, umożliwiające pacjentom na korzystanie z urządzenia bez nadzoru 24/7 oraz poszerzyć program pilotażowy dla większej liczby pacjentów, we wszystkich trzech ośrodkach klinicznych BrainGate. “Naszym celem jest, odblokowanie pełnego interfejsu użytkownika na komputerach ogólnego przeznaczenia i urządzeniach przenośnych,” powiedział Nuyujukian. “Jest to pierwszy krok w kierunku opracowania w pełni kontrolowanej mózgiem komunikacji poprzez interfejs mózg-komputer przywracającego funkcję komunikacji ze światem ludziom sparaliżowanym.
wg. Shelly Fan
Singularity Hub
Paź 25, 2015