ΕΝΑ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑ ΔΙΑΒΑΖΕΙ ΤΗ ΣΚΕΨΗ

Ένα εγκεφαλικό εμφύτευμα διαβάζει τις σκέψεις και δίνει φωνή σε ανθρώπους που αδυνατούν να μιλήσουν λόγω διαταραχών στην κίνηση ή τον λόγο.

Για κάποιους ανθρώπους, οι σκέψεις τους και όσα θα ήθελαν να πουν μένουν για πάντα στη σιωπή. Αυτό που ίσως φαντάζει αδιανόητο είναι πραγματικότητα για εκατομμύρια ανθρώπους που ζουν με νευρολογικές νόσους όπως η ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis – Αμυοτροφική Πλευρική Σκλήρυνση) ή με παράλυση έπειτα από εγκεφαλικό επεισόδιο. Πλέον, μπορούν να ελπίζουν ότι οι λέξεις στο μυαλό τους θα ακουστούν.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Stanford κατάφεραν να αποκωδικοποιήσουν σιωπηλούς μονολόγους όπως αυτοί που κάνουμε όλοι στο κεφάλι μας – διαδικασία γνωστή και ως εσωτερικός λόγος, κατά την επίσημη ορολογία, καθώς και αυτοδιάλογος ή λεκτική απεικόνιση. Πρόκειται για μια λειτουργική γλωσσική διεργασία που εμπλέκει περιοχές του κινητικού φλοιού και υποστηρίζει πολύπλοκες γνωστικές λειτουργίες, όπως η εργαζόμενη μνήμη, η συλλογιστική, η εκτελεστική λειτουργία, ο έλεγχος της συμπεριφοράς και η κινητοποίηση.

«Είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να κατανοήσουμε πώς μοιάζει η εγκεφαλική δραστηριότητα στη σκέψη ότι θες να μιλήσεις», λέει η Δρ Erin Kunz, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell.

Η τεχνολογία που δίνει φωνή στη σκέψη

Πρωταγωνιστής στις νέες εξελίξεις είναι οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI), μια τεχνολογία που μετρά πάνω από πέντε δεκαετίες. Τα πρώτα πειράματα έγιναν σε μαϊμούδες το 1969, για να ακολουθήσουν πρωτοποριακές δοκιμές σε ανθρώπους τη δεκαετία του ’90 και σύγχρονες εφαρμογές τους σε συστήματα επικοινωνίας (πληκτρολόγηση με το βλέμμα, αποκωδικοποίηση λόγου) και στον έλεγχο προσθετικών μελών μέσω ανάγνωσης των αντίστοιχων εγκεφαλικών σημάτων.

iStock

Τα σύγχρονα συστήματα BCI είναι μη επεμβατικά (π.χ. με καταγραφή ηλεκτρικής δραστηριότητας από το κρανίο με ηλεκτροεγκεφαλογράφημα) ή επεμβατικά με εμφύτευση ηλεκτροδίων απευθείας στον εγκεφαλικό φλοιό για την καταγραφή της νευρικής δραστηριότητας. Διακρίνονται ακόμα σε ενεργά (active) και αντιδραστικά (reactive), στα οποία ο χρήστης ελέγχει το σύστημα εκτελώντας μια συγκεκριμένη νοητική διεργασία, και σε παθητικά (passive), στα οποία το σύστημα ανιχνεύει αυτόματα την εγκεφαλική δραστηριότητα του χρήστη και παρέχει ανατροφοδότηση.

Το 2024, ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια πέτυχε με εμφυτεύσιμο BCI και χρήση τεχνητής νοημοσύνης να αποκωδικοποιήσει τις λέξεις που προσπαθούσε να προφέρει ένας 45χρονος ασθενής με ALS σε προχωρημένο στάδιο, οπότε η νευροεκφυλιστική νόσος είχε βλάψει τους νευρώνες που κινούν τους μυς του προσώπου και της γλώσσας.

Ακρίβεια πάνω από 70%

Η ομάδα του Stanford πήγε ένα βήμα παραπέρα. Εμφύτευσαν μικροηλεκτρόδια στον κινητικό φλοιό ασθενών με ALS ή παράλυση μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο με εγκολεασμό (επικίνδυνη μετατόπιση τμήματος του εγκεφαλικού ιστού από τη φυσιολογική του θέση προς γειτονικούς χώρους του κρανίου, λόγω αυξημένης ενδοκράνιας πίεσης) και κατέγραψαν τη νευρική δραστηριότητα ενόσω οι συμμετέχοντες προσπαθούσαν να μιλήσουν ή απλώς σκέφτονταν ότι μιλούν.

ΕΙΝΑΙ ΜΑΓΙΚΟ ΟΤΙ ΕΝΑ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑ ΣΤΟΝ ΕΓΚΕΦΑΛΟ, ΜΙΚΡΟ ΟΣΟ Η ΓΟΜΑ ΕΝΟΣ ΜΟΛΥΒΙΟΥ, ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΔΙΑΒΑΖΕΙ ΤΗ ΣΚΕΨΗ ΣΟΥ ΚΑΙ ΝΑ ΤΗΝ ΑΠΟΤΥΠΩΝΕΙ ΣΕ ΟΘΟΝΗ.

Τόσο η προσπάθεια να μιλήσουν όσο και ο εσωτερικός λόγος παρήγαγαν παρόμοια μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας, αν και τα σήματα στη δεύτερη περίπτωση ήταν πιο αδύναμα, πιθανώς γιατί δε χρειάστηκε να περάσουν στο στάδιο της ομιλίας. Ακόμα και όταν οι συμμετέχοντες φαντάζονταν να λένε ολόκληρες προτάσεις, το σύστημα αποκωδικοποιούσε τις σκέψεις τους με εντυπωσιακή ακρίβεια: για λεξιλόγιο 50 λέξεων τα λάθη κυμαίνονταν σε ποσοστά 14-33%, ενώ για λεξιλόγιο 125.000 λέξεων –όσο περίπου το λεξιλόγιο ενός μέσου ενήλικα– η ακρίβεια έφτανε έως και 74%.

Σκέψεις με κωδικό πρόσβασης

Είναι μαγικό ότι ένα εμφύτευμα μικρό όσο η γόμα ενός μολυβιού, όσο το νύχι στο μικρό σου δάχτυλο, γαντζωμένο στον εγκέφαλο με ακίδες στο μήκος ενός κόκκου ρυζιού, μπορεί να διαβάζει τη σκέψη σου και να την αποτυπώνει στην οθόνη. Τι γίνεται όμως όταν εμφανίζει στον υπολογιστή λέξεις ή φράσεις παρά τη θέληση σου;

Πράγματι, το BCI αποκάλυψε και ακούσιες σκέψεις ασθενών, που δεν προσπαθούσαν να μιλήσουν παρά μετρούσαν νοερά ή επιχειρούσαν να απομνημονεύσουν μια ακολουθία. Για την προστασία της ιδιωτικότητας της σκέψης, η ομάδα ανέπτυξε δύο δικλίδες ασφαλείας:

• την εκπαίδευση του συστήματος ώστε να διακρίνει μεταξύ πραγματικής και φανταστικής ομιλίας και να αγνοεί αυτομάτως τη δεύτερη,
• την ενεργοποίησή του μόνο με την εισαγωγή ενός νοητικού «κωδικού πρόσβασης». Στις δοκιμές, η φράση «chitty chitty bang bang» ξεκλείδωνε το σύστημα με ακρίβεια 98,75%.

Εφαρμογή στην κατάθλιψη και τις αγχώδεις διαταραχές

Πέρα από διευκόλυνση της επικοινωνίας σε άτομα με διαταραχές λόγου και κινητικές αναπηρίες, η τεχνολογία BCI ανοίγει νέο παράθυρο στη μηχανική του εγκεφάλου και τους τρόπους που επεξεργάζεται τον εσωτερικό λόγο. Η κατανόησή τους θα μπορούσε να ρίξει φως σε καταστάσεις όπως η κατάθλιψη και οι αγχώδεις διαταραχές, όπου η αρνητική αυτοομιλία διαδραματίζει κεντρικό ρόλο.

Τέλος, παρότι τα BCI αδυνατούν να αποκωδικοποιήσουν ελεύθερη εσωτερική ομιλία χωρίς σημαντικά λάθη, οι ερευνητές ευελπιστούν ότι πιο εξελιγμένες συσκευές και αισθητήρες, σε συνδυασμό με βελτιωμένους αλγόριθμους θα μπορούσαν να ελαχιστοποιήσουν τα σφάλματα ανά λέξη, ώστε η επικοινωνία να ρέει όπως μια καθημερινή συνομιλία.