ברוכים הבאים לעידן הסייבורג: שתלי מוח שינו חיים השנה

השנה הולידה שילוב מדהים של שתלי מוח שיכולים להקליט, לפענח ולשנות את פעילות המוח.

זה נשמע כמו דז'ה וו - ממשקי מוח-מכונה גם חיו ללא תשלום בראש שלי הסיכום של השנה שעברה, אבל מסיבה טובה. מדעני מוח בונים שבבים אלקטרוניים יותר ויותר מתוחכמים וגמישים המשלבים בצורה חלקה אינטליגנציה של מכונות עם המוח וחוט השדרה שלנו במהירות שוברת שיא. מה שהיה בעבר מדע בדיוני - למשל, לעזור לאנשים משותקים להחזיר את יכולתם ללכת, לשחות ולשוט בקיאקים - הוא כעת המציאות.

השנה, שתלי מוח שינו עוד יותר את חייהם של אנשים. הרוטב הלא כל כך סודי? AI.

שתל אחד בחוט השדרה של חולה במחלת פרקינסון - אשר הורסת לאט סוג של תא מוח לתכנון תנועות - תרגם את כוונתו לזוז. לאחר עשרות שנים, האיש יכול שוב לטייל בכביש על חוף הים בקלות. המחקר סולל את הדרך לשיקום התנועה בהפרעות מוח אחרות - כמו מחלת לו גריג, שבו קשרים עצביים לשרירים מתפוררים לאט, או אצל אנשים עם נזק מוחי משבץ מוחי.

עוד משפט השתמש בגירוי חשמלי כדי להגביר את הזיכרון לטווח קצר אצל אנשים החיים עם פציעות מוח טראומטיות. הזיופים המתוזמנים בקפידה הגדילו את טווח הקשב עשרות שנים לאחר הפציעה - מה שמאפשר למשתתפים ללהטט במספר משימות יומיומיות ולעסוק בתחביבים כמו קריאה.

שתלי מוח שגשגו גם ככלי אבחון. מחקר אחד השתמשו בשתלים כדי לפענח דפוסי גלי מוח הקשורים לדיכאון וכדי לחזות הישנות הישנות. המחקר פיענח כיצד אותות מוחיים שונים בין מוח בריא לדיכאון, מה שיכול לעורר אלגוריתמים טובים יותר להרחיק את פעילות המוח מדיכאון.

אבל אולי ההתקדמות הגדולה ביותר הייתה בפענוח דיבור - טכנולוגיות כאלה לתרגם מחשבות למילים ולמשפטים. טכנולוגיות אלו תומכות באנשים שאיבדו את יכולת הדיבור, ומעניקות להם דרך חלופית לתקשר עם יקיריהם.

הנה רגעי השיא של 2023 מדור חדש של "קריאת מוח"שתלים.

מחשבות לטקסט

אנחנו מדברים בקצב של בערך 150 מילים בדקה. זה רף גבוה עבור השתלות מוח.

הפרעות נוירולוגיות רבות, כגון שבץ מוחי, שיתוק או תסמונת נעולה, גוזלות מאדם את יכולת הדיבור - גם אם דעתו עדיין קוהרנטית. בתחילת השנה, צוות סטנפורד עזר לאישה בת 67 לשחזר את הנאום שלה ב-62 מילים בדקה, פי שלושה מהמהירות של השתלים הקודמים. האישה איבדה את קולה עקב מחלת לו גריג, אשר שוחקת לאט את יכולתו של המוח לשלוט בשרירים לצורך דיבור, תנועה ובסופו של דבר נשימה.

המחקר השתמשה בספרייה עצומה של מילים כדי לפענח את הדיבור שלה משני מקורות: פעילות חשמלית באזור של ברוקה, "מרכז השפה" של המוח ומשרירים סביב פיה. האותות הללו הוזנו לרשת עצבית חוזרת - סוג של אלגוריתם למידה עמוקה - כדי להבחין בין המרכיבים הבסיסיים של הדיבור. תוך שלושה ימים בלבד, המערכת הצליחה לפענח את מחשבותיה של האישה במהירות שיא - אם כי עם שגיאות.

מערכת אחרת הלך אחד טוב יותר. במקום להשתמש באלקטרודות החודרות למוח, המכשיר - הנקרא ECoG לאלקטרוקורטיקוגרפיה - מורכב מאלקטרודות קטנות דמויות צלחות המונחות על פני המוח כדי ללכוד אותות חשמליים. זה עדיין צריך להיות מושתל מתחת לגולגולת אבל מגביל את הנזק לרקמות הרגישות של המוח. כל אלקטרודה, בערך בגודל של ראש מעקף, יכולה להקליט אותות עצביים באיכות גבוהה.

ECoG היה בשימוש לראשונה בתחילת המאה הזו לתעד אותות דיבור ותנועה אצל אנשים עם אפילפסיה. עד מהרה זה התפתח למכשיר שאפשר אדם עם תסמונת נעולה כדי לתקשר את מחשבותיהם באמצעות השתל בבית.

מה שחדש הוא הצגת הבינה המלאכותית. אלגוריתמים מסוימים פיענחו את הפעילות המוחית של תנועות קוליות - למשל, מיקום הלשון וצורת הפה - בעוד שמודלים של שפה גדולים, כמו אלה המניעים את ChatGPT, בנו משפטים מהנתונים. למרות שהמערכת יכלה לתרגם אותות מוח לטקסט בערך ב-78 מילים בדקה, בערך לרבע היו שגיאות. אבל תקשורת לא מילולית פיצה על הטעויות: השתל השתמש בהבעות פנים כדי להנפיש אווטאר דיגיטלי, מה שהעניק למטופלים עוד אמצעי תקשורת.

נקודת מפנה

שתלי מוח הם סוג של ממשק מוח-מכונה. נכון לשמם, מכשירים אלו מקשרים בין המוח למחשבים. איך הם מגשרים בין השניים פתוח לרווחה לפתרונות יצירתיים.

רוב המערכות מודדות פעילות חשמלית במוח ולעיתים קרובות דורשות כבלים המקשרים אלקטרודות למחשבים שיכולים לפענח פעילות עצבית.

השנה, מחקר לחתוך את הכבל עם שתל אלחוטי. המערכת מורכבת ממעגלים גמישים בגודל גרגר המפוזרים על פני המוח שיכולים לזהות ולאחסן באופן זמני שינויים בפעילות. ה"צמתים" הללו משדרים נתונים באופן אלחוטי למקלט בצורת אוזניות, שמעבד את המידע, שולט בגירוי המוח דרך הצמתים ומפעיל את המערך. למרות שהיא אלחוטית, המערכת עדיין דורשת ניתוח להשתלה.

חלופה? מכשירים הלוכדים אותות מוח ללא ניתוח.

מחקר אחד השתמש בבינה מלאכותית כדי לתרגם נתוני הדמיה תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) - טכניקה לא פולשנית - ל"תמצית" מחשבותיו של אדם. הטכנולוגיה לא מתרגמת את פעילות המוח למילים; במקום זאת, הוא לוכד רעיונות כשהם מתפתחים, למרות שהמילים המדויקות אבדו בתרגום. מחקר נוסף פעילות מוחית מדודה עם כיסוי ראש דמוי כובע שחייה משובץ באלקטרודות שיושבות על הקרקפת. כשמשתמש קרא בשקט משפטים במוחו, הכובע - בעזרת AI - תרגם את ה"מחשבות" שלו לטקסט.

מכשירים אחרים בוחנים שיטות חדשות לחלוטין לחיבור מכונה למוח - למשל, עם אור. מחקר אחד לאחרונה נוירונים משולבים שהונדסו גנטית כדי להגיב לאור ובדיקות גמישות המפעילות את הנוירונים הללו עם צבעים שונים של אור LED. בשילוב עם טכנולוגיה נפוצה השולטת בהגדרות האור, המכשיר, עם למעלה מאלף פיקסלים LED עצמאיים, יכול לשלוט בפעילות של מספר נוירונים בודדים בו-זמנית.

תאי המוח רועשים. המכשיר החדש עזר למיין את הקקופוניה כדי לפתור את מעגלי המוח העומדים בבסיס תפקידים נפשיים ספציפיים. הוא הפעיל נוירונים בעומק של עד חמישה מילימטרים בתוך מוח עכבר - בערך החלק העבה ביותר של קליפת המוח האנושית.

Paradigm Shift

שתלי מוח אינם מכונות לקריאת מחשבות. אבל ככל שהטכנולוגיה מתפתחת, היא צפויה להיתקל בהרבה מוקשים אתיים. מכשיר שמשדר מחשבות כטקסט, למשל, עלול לפגוע בפרטיות בשוגג.

ארגון החינוך, המדע והתרבות של האו"ם (UNESCO) כבר מסתכל קדימה. הקיץ הזה, הם פרסם תוכנית על נוירוטכנולוגיה, קורא לתקנות גלובליות ומסגרת אתית בזמן שתלי מוח זורמים לעבר עתיד לא ידוע. הארגון פיתח בעבר קווים מנחים דומים לפריצות דרך מרכזיות אחרות, כגון כיצד להשתמש ולשתף נתונים גנטיים אנושיים וכיצד לפתח AI כדי לשפר את החברה כולה.

שתלי המוח זזו מהר, אבל השירות בעולם האמיתי שלהם רק מתחיל. עם כוח טרנספורמטיבי באה אחריות. שיחה גלובלית על גישה, שוויון, פרטיות ועוד מבחינה פילוסופית, מה זה אומר להיות אנושי לא צריכה להיות מחשבה שלאחר מכן. במקום זאת, זה עשוי להיות חשוב כמו הטכנולוגיה עצמה כשאנחנו ממשיכים לעידן של סייבורגים.

תמונת אשראי: ג'רי טאנג/מרתה מוראלס/אוניברסיטת טקסס באוסטין

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2023/12/29/welcome-to-the-cyborg-era-brain-implants-transformed-lives-this-year/