Przełom w leczeniu ALS. Pacjent odzyskał możliwość komunikacji z otoczeniem po wszczepieniu implantu do mózgu.
Wyobraźmy sobie sytuację, w której człowiek jest całkowicie sparaliżowany. Nie może poruszać rękami ani nogami, a nawet mówić. Dla wielu osób cierpiących na stwardnienie zanikowe boczne (ALS) właśnie tak wygląda codzienność. Teraz jednak naukowcy pokazali, że połączenie interfejsu mózg–komputer (BCI) i sztucznej inteligencji może radykalnie zmienić życie takich pacjentów.
Zespół badaczy z University of California w Davis opublikował wyniki wieloletniego projektu, którego bohaterem jest Casey Harrell – pacjent z ALS, wyposażony od 2023 roku w implant mózgowy. System nie tylko pozwala mu sterować kursorem komputera za pomocą myśli, ale także odzyskać możliwość komunikowania się głosem generowanym przez komputer.
Czym jest ALS i dlaczego choroba odbiera głos?
ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis), znane również jako choroba Lou Gehriga, prowadzi do stopniowego obumierania neuronów ruchowych. W efekcie pacjenci tracą kontrolę nad mięśniami, co z czasem prowadzi do paraliżu i utraty zdolności mówienia.
Właśnie dlatego od lat naukowcy rozwijają technologie BCI (Brain-Computer Interface), które mają umożliwić osobom sparaliżowanym komunikację bez użycia mięśni.
Implant działa już od trzech lat i osiąga imponującą skuteczność
Badacze podkreślają, że prawdziwy przełom nie polega wyłącznie na samym wszczepieniu elektrod do mózgu. Największym osiągnięciem okazała się trwałość systemu i jego wysoka skuteczność.
Podczas testów laboratoryjnych rozwiązanie potrafiło odczytywać zamierzone wypowiedzi Harrella z dokładnością sięgającą 99 proc. W codziennym użytkowaniu pacjent oceniał skuteczność systemu na około 92 proc.
Jak podkreśla neurochirurg David Brandman, który przeprowadził implantację urządzenia:
– Najważniejsze jest to, że technologia umożliwia codzienną komunikację człowiekowi, który chce mówić, ale nie może.
Dzięki implantowi wrócił do pracy zawodowej
Jeszcze kilka lat temu podobne eksperymentalne systemy wymagały stałej obecności naukowców lub regularnych wizyt pacjenta w laboratorium. W przypadku Harrella udało się osiągnąć coś znacznie bardziej praktycznego.
Opiekunowie pacjenta są w stanie samodzielnie podłączyć go do systemu w domu. Dzięki temu przez ostatnie lata korzystał z rozwiązania przez ponad 3800 godzin, średnio ponad pięć godzin dziennie.
Rezultaty okazały się niezwykłe. Mimo zaawansowanego paraliżu Harrell wrócił do pracy zawodowej na pełen etat jako działacz zajmujący się ochroną środowiska.
Co więcej, może prowadzić rozmowy z córką, która nigdy wcześniej nie słyszała jego głosu.
– To życie pełniejsze działania, kontaktów z rodziną, przyjaciółmi i współpracownikami. Mogę komunikować się w bardziej naturalny sposób niż przy użyciu jakiejkolwiek innej technologii, z której korzystałem wcześniej – mówi.
Sztuczna inteligencja jest kluczem do sukcesu projektu
Co ciekawe, największa innowacja nie dotyczy samego sprzętu. Implant wykorzystany w badaniu nie został zaprojektowany specjalnie dla tego projektu. Naukowcy zastosowali istniejące rozwiązanie firmy Blackrock Neurotech.
Przełom nastąpił dzięki oprogramowaniu o nazwie BRAND (Brain-computer interface for Rapidly Adaptive Neural Decoding), opracowanemu przez zespół UC Davis.
System wykorzystuje zaawansowane algorytmy uczenia maszynowego do interpretowania aktywności neuronów odpowiedzialnych za ruchy twarzy, ust i szczęki. Następnie AI tłumaczy te sygnały na fonemy, słowa i całe zdania w języku angielskim.
W praktyce oznacza to niemal natychmiastową syntezę mowy na podstawie aktywności mózgu pacjenta.
Od eksperymentu do technologii przyszłości
Projekt realizowany jest w ramach konsorcjum BrainGate, zrzeszającego amerykańskie uczelnie i instytucje badawcze. Celem programu jest rozwijanie technologii pozwalających przywracać komunikację, kontrolę komputerów, a nawet zdolność poruszania się osobom z ciężkimi uszkodzeniami układu nerwowego.
Brandman porównuje obecny stan rozwoju interfejsów mózg–komputer do pierwszych rozruszników serca z lat 50. XX wieku. Wówczas urządzenia wymagały dużych zewnętrznych baterii i skomplikowanej infrastruktury. Dziś implantacja rozrusznika jest rutynowym zabiegiem wykonywanym ambulatoryjnie.
Według naukowca podobną drogę mogą przejść również technologie BCI.
– Jesteśmy na bardzo wczesnym etapie rozwoju tej technologii. Casey pokazał, że takie rozwiązania są praktyczne i mogą działać poza laboratorium – tłumaczy.
Neuralink i inni gracze również pracują nad podobnymi rozwiązaniami
Rynek interfejsów mózg–komputer rozwija się niezwykle dynamicznie. Nad podobnymi rozwiązaniami pracują m.in. Neuralink Elona Muska, Synchron czy Paradromics.
Choć komercyjna dostępność takich systemów wciąż pozostaje kwestią przyszłości, badanie przeprowadzone przez UC Davis pokazuje, że technologia nie jest już wyłącznie eksperymentem naukowym. Coraz bardziej przypomina realne narzędzie, które może poprawić jakość życia milionów osób cierpiących na paraliż lub inne schorzenia neurologiczne.
Sam Harrell ma jedno marzenie.
– Bardzo chciałbym przestać być kimś wyjątkowym. To oznaczałoby albo że już nie mam tej choroby, albo że każdy pacjent taki jak ja może otrzymać taki interfejs jako standardowe leczenie – mówi.
Foto: Regents of the University of California, Davis.
