Tervetuloa Kyborgien aikakauteen: Aivoimplanttien elämä muuttui tänä vuonna

Tänä vuonna syntyi uskomaton yhdistelmä aivoimplantteja, jotka voivat tallentaa, purkaa ja muuttaa aivojen toimintaa.

Kuulostaa déjà vu:lta – aivo-kone-rajapinnat asuivat myös minun päässäni ilmaiseksi. viime vuoden katsaus, mutta hyvästä syystä. Neurotieteilijät rakentavat yhä kehittyneempiä ja joustavampia elektronisia siruja, jotka yhdistävät saumattomasti koneälyn aivoihimme ja selkäytimeemme ennätysnopeudella. Se, mikä oli aiemmin tieteiskirjallisuutta – esimerkiksi halvaantuneiden ihmisten auttaminen saamaan takaisin kykynsä kävellä, uida ja kajakkia – on nyt todellisuutta.

Tänä vuonna aivoimplantit muuttivat ihmisten elämää entisestään. Ei niin salainen kastike? AI.

Yksi implantti Parkinsonin tautia sairastavan potilaan selkäytimessä – joka hitaasti tuhoaa tietyntyyppisiä aivosoluja liikkeiden suunnittelua varten – käänsi hänen aikomuksensa liikkua. Vuosikymmenten jälkeen mies saattoi jälleen kävellä rantatietä pitkin helposti. Tutkimus tasoittaa tietä liikkeen palauttamiselle muissa aivosairauksissa - kuten Lou Gehrigin tauti, joissa hermoyhteydet lihaksiin hajoavat hitaasti, tai ihmisillä, joilla on aivohalvauksen aiheuttama aivovaurio.

Toinen oikeudenkäynti käytti sähköstimulaatiota parantaakseen lyhytaikaista muistia ihmisillä, joilla on traumaattisia aivovammoja. Huolellisesti ajoitetut häiriöt lisäsivät huomion kestoa vuosikymmeniä vamman jälkeen, jolloin osallistujat voivat jongleerata useita jokapäiväisiä tehtäviä ja harrastaa harrastuksia, kuten lukemista.

Aivoimplantit menestyivät myös diagnostisina työkaluina. Yksi tutkimus käytti implantteja masennukseen liittyvien aivoaaltojen dekoodaamiseen ja mahdollisen uusiutumisen ennustamiseen. Tutkimuksessa selvitettiin kuinka aivojen signaalit eroavat terveiden ja masentuneiden aivojen välillä, mikä voisi inspiroida parempia algoritmeja aivotoiminnan ohjaamiseksi pois masennuksesta.

Mutta ehkä suurin edistys oli puheen dekoodauksessa - tekniikoissa, jotka ovat kääntää ajatukset sanoiksi ja lauseiksi. Nämä tekniikat tukevat ihmisiä, jotka ovat menettäneet puhekyvyn, ja tarjoavat heille vaihtoehtoisen tavan kommunikoida läheisten kanssa.

Tässä ovat vuoden 2023 kohokohdat uuden sukupolven "aivojen lukemista”implantteja.

Ajatuksia tekstiin

Puhumme noin 150 sanaa minuutissa. Se on korkea rima aivoimplanteille.

Monet neurologiset häiriöt, kuten aivohalvaus, halvaus tai lukittuneen oireyhtymä, vievät ihmiseltä kyvyn puhua – vaikka hänen mielensä olisi edelleen johdonmukainen. Tämän vuoden alussa Stanfordin tiimi auttoi 67-vuotiasta naista palauttamaan puheensa 62 sanalla minuutissa, yli kolme kertaa nopeammin kuin aikaisemmat implantit. Nainen menetti äänensä Lou Gehrigin taudin vuoksi, joka heikentää hitaasti aivojen kykyä hallita lihaksia puhetta, liikettä ja lopulta hengitystä varten.

Tutkimus käytti valtavaa sanakirjastoa purkaakseen puheensa kahdesta lähteestä: sähköaktiviteetista Brocan alueella, aivojen "kielikeskuksessa" ja hänen suunsa ympärillä olevista lihaksista. Nämä signaalit syötettiin toistuvaan hermoverkkoon – eräänlaiseen syväoppimisalgoritmiin – puheen peruselementtien erottamiseksi. Vain kolmessa päivässä järjestelmä pystyi purkamaan naisen ajatukset ennätysnopeudella – vaikkakin virheillä.

Toinen järjestelmä meni yhtä paremmin. Sen sijaan, että käytettäisiin aivoihin läpäiseviä elektrodeja, laite, jota kutsutaan ECoG:ksi elektrokortikografiaa varten, koostuu pienistä levymäisistä elektrodeista, jotka on sijoitettu aivojen pinnalle sähköisten signaalien sieppaamiseksi. Se on vielä istutettava kallon alle, mutta se rajoittaa aivojen herkkien kudosten vaurioitumista. Jokainen elektrodi, joka on suunnilleen peukalon pään kokoinen, voi tallentaa korkealaatuisia hermosignaaleja.

EKG oli ensimmäistä kertaa käytetty tämän vuosisadan vaihteessa epilepsiapotilaiden puhe- ja liikesignaalien tallentamiseen. Siitä kehittyi pian laite, joka salli henkilö locked-in-oireyhtymän kanssa viestimään ajatuksiaan käyttämällä implanttia kotona.

Uutta on tekoälyn käyttöönotto. Jotkut algoritmit dekoodasivat äänen liikkeiden aivotoiminnan – esimerkiksi kielen sijainnin ja suun muodon –, kun taas suuret kielimallit, kuten ChatGPT:tä tehoavat, rakensivat lauseita tiedoista. Vaikka järjestelmä pystyi kääntämään aivojen signaalit tekstiksi noin 78 sanalla minuutissa, noin neljänneksellä oli virheitä. Mutta ei-verbaalinen viestintä korvasi virheet: implantti käytti kasvojen ilmeitä animoidakseen digitaalisen avatarin, mikä antoi potilaille uuden viestintätavan.

Käännekohta

Aivoimplantit ovat eräänlainen aivojen ja koneen välinen rajapinta. Nimensä mukaisesti nämä laitteet yhdistävät aivot tietokoneisiin. Miten ne yhdistävät kaksi on laajasti avoin luoville ratkaisuille.

Useimmat järjestelmät mittaavat aivojen sähköistä aktiivisuutta ja vaativat usein kaapeleita, jotka yhdistävät elektrodit tietokoneisiin, jotka voivat purkaa hermotoiminnan.

Tänä vuonna, tutkimus leikkaa johto langattomalla implantilla. Järjestelmä koostuu joustavista, raekokoisista piirilevyistä, jotka on siroteltu aivoihin ja jotka voivat havaita ja tilapäisesti tallentaa aktiivisuuden muutokset. Nämä "solmut" lähettävät dataa langattomasti kuulokkeiden muotoiseen vastaanottimeen, joka käsittelee tiedot, ohjaa aivojen stimulaatiota solmujen kautta ja syöttää järjestelmää. Vaikka järjestelmä on langaton, se vaatii silti leikkauksen implantaatiota varten.

Vaihtoehto? Laitteet, jotka sieppaavat aivosignaaleja ilman leikkausta.

Yksi tutkimus käytti tekoälyä kääntämään toiminnallisen magneettikuvauksen (fMRI) tiedot – ei-invasiivinen tekniikka – ihmisen ajatusten "sisällöksi". Tekniikka ei muuta aivojen toimintaa sanoiksi; Sen sijaan se vangitsee ideat niiden kehittyessä, vaikka tarkat sanat katoavat käännöksessä. Toisessa tutkimuksessa mitattu aivojen aktiivisuus uimamyssyn kaltaisilla päähineillä, joihin on upotettu elektrodeja ja jotka asettuvat päänahalle. Kun käyttäjä luki hiljaa lauseita mielessään, cap - tekoälyn avulla - muutti hänen "ajatuksensa" tekstiksi.

Muut laitteet tutkivat täysin uusia menetelmiä yhdistää kone aivoihin – esimerkiksi valolla. Yksi tuore tutkimus yhdistetyt hermosolut, jotka on geneettisesti muunneltu reagoimaan valoon, ja joustavia koettimia, jotka aktivoivat nämä neuronit eri värisillä LED-valoilla. Yhdistettynä yleiseen valoasetuksia säätelevään tekniikkaan yli tuhannen itsenäisen LED-pikselin laite pystyy ohjaamaan useiden yksittäisten hermosolujen toimintaa kerralla.

Aivosolut ovat meluisia. Uusi laite auttoi selvittämään kakofoniaa ratkaisemaan tiettyjen henkisten roolien taustalla olevat aivopiirit. Se aktivoi hermosoluja jopa viiden millimetrin syvyydessä hiiren aivoissa – karkeasti paksuin osa ihmisen aivokuoresta.

Paradigm Shift

Aivoimplantit eivät ole ajatustenlukulaitteita. Mutta kun tekniikka kehittyy, se todennäköisesti kohtaa monia eettiset maamiinat. Laite, joka lähettää ajatuksia esimerkiksi tekstinä, voi vahingossa loukata yksityisyyttä.

Yhdistyneiden kansakuntien koulutus-, tiede- ja kulttuurijärjestö (UNESCO) katsoo jo eteenpäin. Tänä kesänä he julkaisi suunnitelman neuroteknologiasta, vaatien maailmanlaajuisia säännöksiä ja eettisiä puitteita, kun aivoimplantteja ryntäävät kohti tuntematonta tulevaisuutta. Organisaatio kehitti aiemmin samanlaisia ​​ohjeita muille keskeisille läpimurroille, kuten ihmisten geneettisen tiedon käyttämiseen ja jakamiseen sekä tekoälyn kehittämiseen koko yhteiskunnan parantamiseksi.

Aivoimplantit ovat liikkuneet nopeasti, mutta niiden todellinen käyttökelpoisuus on vasta alkamassa. Muutosvoiman mukana tulee vastuu. Maailmanlaajuinen keskustelu pääsystä, tasa-arvosta, yksityisyydestä ja filosofisemmin siitä, mitä tarkoittaa olla ihminen, ei saisi olla jälkijuttu. Pikemminkin se voi olla yhtä tärkeä kuin itse tekniikka, kun jatkamme kyborgien aikakauteen.

Kuva pistetilanne: Jerry Tang / Martha Morales / Texasin yliopisto Austinissa

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2023/12/29/welcome-to-the-cyborg-era-brain-implants-transformed-lives-this-year/