Добро пожаловать в эпоху киборгов: мозговые имплантаты изменили жизни в этом году

В этом году появилось невероятное сочетание мозговых имплантатов, способных записывать, декодировать и изменять активность мозга.

Это похоже на дежавю — интерфейсы «мозг-машина» тоже жили в моей голове бесплатно. прошлогодний обзор, но не зря. Нейробиологи создают все более сложные и гибкие электронные чипы, которые с рекордной скоростью легко интегрируют машинный интеллект с нашим мозгом и спинным мозгом. То, что раньше было научной фантастикой (например, помощь парализованным людям восстановить способность ходить, плавать и кататься на каяках), теперь стало реальностью.

В этом году мозговые имплантаты еще больше изменили жизнь людей. Не такой уж секретный соус? ИИ.

Один имплантат в спинном мозге пациента с болезнью Паркинсона, которая медленно разрушает клетки головного мозга, отвечающие за планирование движений, транслировалось его намерение двигаться. Спустя десятилетия этот человек снова мог с легкостью прогуливаться по прибрежной дороге. Исследование открывает путь к восстановлению движений при других заболеваниях головного мозга, таких как Болезнь Лу Герига, когда нейронные связи с мышцами медленно распадаются, или у людей с повреждением головного мозга в результате инсульта.

Еще одно испытание использовали электрическую стимуляцию для улучшения кратковременной памяти у людей, живущих с черепно-мозговыми травмами. Тщательно рассчитанные разряды увеличили концентрацию внимания спустя десятилетия после травмы, позволив участникам совмещать несколько повседневных задач и заниматься хобби, например чтением.

Мозговые имплантаты также процветали как диагностические инструменты. Одно исследование использовали имплантаты для расшифровки паттернов мозговых волн, связанных с депрессией, и потенциального прогнозирования рецидива. Исследование показало, как различаются сигналы мозга здорового и депрессивного мозга, что могло бы вдохновить на разработку более эффективных алгоритмов, которые подталкивали бы активность мозга от депрессии.

Но, пожалуй, наибольший прогресс был достигнут в расшифровке речи — технологии, которая переводить мысли в слова и предложения. Эти технологии поддерживают людей, потерявших способность говорить, предоставляя им альтернативный способ общения с близкими.

Вот основные моменты 2023 года из нового поколениячтение мыслейимпланты.

Мысли в текст

Мы говорим со скоростью примерно 150 слов в минуту. Это высокая планка для мозговых имплантатов.

Многие неврологические расстройства, такие как инсульт, паралич или синдром запертости, лишают человека способности говорить, даже если его разум все еще в сознании. В начале этого года Команда из Стэнфорда помогла 67-летней женщине восстановить речь со скоростью 62 слова в минуту, что в три раза превышает скорость предыдущих имплантатов. Женщина потеряла голос из-за болезни Лу Герига, которая медленно разрушает способность мозга контролировать мышцы при речи, движении и, в конечном итоге, дыхании.

Исследование использовала огромную библиотеку слов, чтобы расшифровать свою речь из двух источников: электрической активности в зоне Брока, «языкового центра» мозга, и мышц вокруг рта. Эти сигналы подавались в рекуррентную нейронную сеть — разновидность алгоритма глубокого обучения — для различения основных элементов речи. Всего за три дня система смогла расшифровать мысли женщины с рекордной скоростью, хотя и с ошибками.

Другая система пошел еще лучше. Вместо того, чтобы использовать электроды, проникающие в мозг, устройство, называемое ECoG для электрокортикографии, состоит из небольших пластинчатых электродов, помещенных на поверхность мозга для улавливания электрических сигналов. Его по-прежнему необходимо имплантировать под череп, но он ограничивает повреждение чувствительных тканей мозга. Каждый электрод размером примерно с головку канцелярской кнопки может записывать высококачественные нейронные сигналы.

ЭКоГ был впервые используется на рубеже этого столетия для записи сигналов речи и движений у людей, страдающих эпилепсией. Вскоре оно превратилось в устройство, которое позволило персона с синдромом замкнутости выражать свои мысли с помощью имплантата дома.

Новым является внедрение искусственного интеллекта. Некоторые алгоритмы декодировали мозговую активность голосовых движений — например, положение языка и форму рта — в то время как большие языковые модели, подобные тем, которые используются в ChatGPT, строили предложения на основе данных. Хотя система могла переводить сигналы мозга в текст со скоростью примерно 78 слов в минуту, примерно четверть из них содержала ошибки. Но невербальное общение компенсировало ошибки: имплант использовал мимику для анимации цифрового аватара, предоставляя пациентам еще один способ общения.

Поворотный момент

Мозговые имплантаты — это тип интерфейса мозг-машина. Как следует из названия, эти устройства связывают мозг с компьютерами. Как они соединяют эти два понятия и широко открыты для творческих решений.

Большинство систем измеряют электрическую активность мозга и часто требуют кабелей, соединяющих электроды с компьютерами, которые могут расшифровывать нейронную активность.

В этом году исследовании перерезать пуповину с помощью беспроводного имплантата. Система состоит из гибких микросхем, разбросанных по мозгу и способных обнаруживать и временно сохранять изменения в активности. Эти «узлы» передают данные по беспроводной сети на приемник в форме наушников, который обрабатывает информацию, контролирует стимуляцию мозга через узлы и питает массив. Несмотря на то, что система беспроводная, для ее имплантации все равно требуется хирургическое вмешательство.

Альтернатива? Устройства, которые улавливают сигналы мозга без хирургического вмешательства.

Одно исследование использовали ИИ для перевода данных функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) — неинвазивного метода — в «суть» мыслей человека. Технология не переводит мозговую деятельность в слова; вместо этого он фиксирует идеи по мере их развития, хотя точные слова теряются при переводе. Другое исследование измеряли активность мозга с помощью головного убора, похожего на шапочку для плавания, со встроенными в кожу головы электродами. Когда пользователь молча читал предложения в уме, Кэп с помощью ИИ переводил его «мысли» в текст.

Другие устройства исследуют совершенно новые методы подключения машины к мозгу, например, с помощью света. Одно недавнее исследование комбинированные нейроны, генетически спроектированные так, чтобы реагировать на свет, и гибкие зонды, которые активируют эти нейроны светодиодным светом разных цветов. В сочетании с общей технологией управления настройками освещения устройство с более чем тысячей независимых светодиодных пикселей может контролировать активность нескольких отдельных нейронов одновременно.

Клетки мозга шумят. Новое устройство помогло разобраться в какофонии и выявить мозговые цепи, лежащие в основе определенных психических ролей. Он активировал нейроны на глубине до пяти миллиметров внутри мозга мыши — примерно самая толстая часть коры человека.

Paradigm Shift

Мозговые имплантаты не являются машинами для чтения мыслей. Но по мере развития технологии, вероятно, возникнут многочисленные этические мины. Например, устройство, передающее мысли в виде текста, может непреднамеренно посягнуть на конфиденциальность.

Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) уже смотрит в будущее. Этим летом они выпустил проект по нейротехнологиям, призывая к глобальному регулированию и этическим рамкам, поскольку мозговые имплантаты мчатся в неизвестное будущее. Ранее организация разработала аналогичные рекомендации для других ключевых достижений, таких как использование и обмен генетическими данными человека, а также разработка искусственного интеллекта для улучшения общества в целом.

Мозговые имплантаты быстро развиваются, но их реальная польза только начинается. С преобразующей силой приходит и ответственность. Глобальный разговор о доступе, равенстве, конфиденциальности и, в более философском плане, о том, что значит быть человеком, не должен оставаться второстепенным. Скорее, это может быть так же важно, как и сама технология, поскольку мы продолжаем вступать в эпоху киборгов.

Изображение Фото: Джерри Танг/Марта Моралес/Техасский университет в Остине

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://singularityhub.com/2023/12/29/welcome-to-the-cyborg-era-brain-implants-transformed-lives-this-year/