Představovat si pohyby prstů na běžné klávesnici a nechat počítač převést tento záměr do psaného textu: to, co se donedávna zdálo jako sci-fi, nyní funguje u dvou skutečných pacientů.
Tým z Mass General Brigham and Brown University Neuroscience Institute představil v časopise Nature Neuroscience implantovatelnou neuroprotézu pro psaní na klávesnici založenou na rozhraní mozek-počítač, známou jako iBCI, která obnovuje schopnost rychlé a přesné komunikace. Zařízení, které bylo testováno na pacientovi s amyotrofickou laterální sklerózou (ALS) a na dalším pacientovi s poraněním krční míchy, využívá klasické rozložení klávesnice QWERTY a záměr pohybu prstů převést nervovou aktivitu na písmena.
Dosud byli lidé, kteří ztratili pohyblivost rukou i schopnost mluvit, nuceni uchýlit se k řešením, jako je sledování očí, které umožňuje hláskování slov písmeno po písmenu sledováním pohledu uživatele. Tyto systémy jsou však pro mnoho pacientů příliš pomalé a frustrující a nezřídka se stává, že je zcela opustí. Rozdíl mezi tím, co asistenční technologie nabízejí, a tím, co lidé skutečně potřebují, je již několik let hnací silou konsorcia BrainGate, aliance neurologů, inženýrů, informatiků, neurochirurgů a matematiků z různých institucí, kteří se snaží vytvořit účinnější nástroje pro komunikaci a mobilitu lidí s neurologickými onemocněními, úrazy nebo amputacemi.
Jak neuroprotéza funguje
Systém je založen na mikroelektrodových senzorech implantovaných do motorické kůry, oblasti mozku zodpovědné za řízení dobrovolných pohybů. Účastníkovi je předložena klávesnice QWERTY, na které je každé písmeno přiřazeno určitému prstu a určité poloze – nahoře, dole nebo ohnuté. Když se osoba intuitivně pokouší tyto pohyby provádět, elektrody zachycují elektrickou aktivitu v mozku a přenášejí signál do počítačového systému, který nervové vzorce převádí na znaky. Prediktivní jazykový model pak výstup zpřesňuje, aby zajistil konzistentní a přesný text.
Výsledky klinické studie jsou pozoruhodné. Oběma účastníkům stačilo ke kalibraci zařízení pouhých 30 vět při tréninku. Jeden z nich dosáhl maximální rychlosti 110 znaků – což odpovídá 22 slovům – za minutu, přičemž chybovost na jedno slovo byla pouze 1,6 %, což je srovnatelné s přesností člověka bez pohybového omezení. Testy navíc probíhaly v domácnostech účastníků, což potvrzuje potenciál zařízení pro každodenní klinické použití mimo laboratoř.
Od akademického výzkumu ke klinické budoucnosti
Neurolog Daniel Rubin, hlavní autor studie a člen Centra pro neurotechnologie a neurorehabilitaci na Mass General Brigham Neuroscience Institute, zdůrazňuje, že rozhraní mozek-počítač se má stát zásadní alternativou k současným augmentativním a alternativním komunikačním možnostem.
Leigh Hochberg, vedoucí klinické studie a ředitel téhož centra, vyzdvihuje výsledky konsorcia: „Od roku 2004 náš tým BrainGate pokročil a testoval proveditelnost a účinnost implantovatelných rozhraní mozek-počítač pro obnovení komunikace a nezávislosti lidí s ochrnutím. Hochberg dodává, že tato spolupráce mezi akademickými a univerzitními výzkumníky otevírá cestu průmyslu k vývoji konečné verze implantovatelných zdravotnických prostředků pro tyto pacienty.
Postdoktorand Justin Jude, spoluautor článku, poznamenává, že dekódování pohybů prstů je také významným krokem k obnovení složitých pohybů dosahování a uchopování u lidí s ochrnutím horních končetin. Jude také upozorňuje, že systém má stále co zlepšovat: zavedení stenografických technik nebo přizpůsobených klávesnic by mohlo psaní ještě více urychlit. Podle jeho slov je toto rozhraní „skvělým příkladem toho, jak se může spojit moderní neurověda a umělá inteligence“, aby se obnovila komunikace a samostatnost těch, které o ni ochrnutí připravilo.
Srovnání s implantátem Neuralink
Tento průlomový objev je součástí stále aktivnějšího oboru. V roce 2024 společnost Neuralink Elona Muska prokázala, že její pacient Noland Arbaugh, kvadruplegik, může díky mozkovému implantátu ovládat počítačový kurzor, hrát videohry a psát. Zásadní rozdíl spočívá v přístupu: zatímco Arbaugh mentálně pohyboval kurzorem na virtuální klávesnici, systém BrainGate přímo dekóduje pokusy o pohyby jednotlivých prstů na klávesách, což otevírá dveře k přirozenější a intuitivnější interakci s textem.