Вчені стали ближчими до «читання думок» без хірургічного втручання в мозок

Прямий інтерфейс між мозком людини і комп’ютером обіцяє багато цікавих перспектив, але, в першу чергу, він допоможе людям з обмеженими можливостями. Повернути рух паралізованим кінцівкам, допомогти встати на ноги і працювати з комп’ютером — все це сьогодні вже не фантастика, хоча часто пов’язане з хірургічним втручанням в живий мозок у вигляді імплантації електродів. Але цьому є хороша заміна без серйозної хірургії — ультразвук.

Зведена група вчених розробила і перевірила на приматах технологію розпізнавання активності мозку за допомогою функціональної ультразвукової технології. При мінімальному хірургічному втручанні — потрібно лише прибрати невелику ділянку в черепній коробці — вдалося розпізнати активність нейронів з роздільною здатністю 100 мкм. Це на порядок більше, ніж розміри одного нейрона (приблизно 10 мкм), але зате без введення електродів в тканини мозку.

Фактично вчені з мінімальним хірургічним втручанням змогли в реальному масштабі часу отримувати карту активності мозку без громіздкого обладнання в вигляді сканерів МРТ і з роздільною здатністю близькою до можливостей впроваджених в мозок електродів. Це стало першим пунктом виконаної програми.

На другому етапі дослідники змогли прив’язати до карти активності мозку м’язову діяльність приматів і навчилися буквально читати думки — передбачати рухи тварин до початки їх дії. Для цього треба було завантажити в нейронну мережу дані про активність мозку, зняті за допомогою електродів в минулих багаторічних дослідженнях, і зіставити з нею м’язову реакцію (діяльність) піддослідних приматів. Після цього навченій нейронній мережі надали дані про активність мозку зняті ультразвуковими датчиками, і алгоритм зміг передбачати рух тварин до того, як вони його зробили.

Додамо, карта активності мозку за допомогою функціонального ультразвуку створюється завдяки фіксації потужності кровотоку в судинах мозку. Ультразвукові датчики реагують на еритроцити, рух яких створює високочастотне відображення. Коли в спостережуваній області збільшується приплив крові, це означає, що група нейронів починає ставити задачу певним м’язам. ШІ миттєво інтерпретує мозкову активність в м’язову і може, наприклад, змусити протез робити те, що побажав піддослідний.

На основі отриманих результатів розпочаті дослідження з залученням добровольців з числа людей з відкритими черепно-мозковими травмами. У таких випадках черепну коробку вже не потрібно спеціально знімати. В голові вже є «вікно» для роботи ультразвукових датчиків. У перспективі для організації подібного інтерфейсу може виявитися достатньої простої імплантації ультразвукових датчиків під кістку черепної коробки. Безумовно, це не йде в порівняння із заглибленням в мозок електродів.

Джерело