Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Interfețele Creier-Computer (BCI): Puntea între Minte și Tehnologie

19 Martie 2024



În ultimele decenii, progresul în domeniul neuroștiințelor și tehnologiei informației a dus la dezvoltarea unui câmp fascinant: interfețele creier-computer (BCI). Aceste sisteme revoluționare permit o comunicare directă între creierul uman și diverse tipuri de dispozitive, deschizând astfel calea spre noi posibilități care păreau desprinse din domeniul științifico-fantastic. La sfârșitul lunii ianuarie, Elon Musk a stârnit agitație în presă anunțând ca a fost realizat primul implant cerebral Neuralink la un pacient uman. Fondatorul a declarat ulterior că pacientul și-a revenit complet și este în stare să controleze un mouse de computer doar prin puterea gândului.

Înființată în 2016 de Elon Musk împreună cu o echipă de ingineri, Neuralink lucrează la dezvoltarea unei interfețe cerebrale sub formă de cip, care poate fi inserată în craniul uman. Compania susține că această tehnologie ar putea să ofere pacienților cu dizabilități capacitatea de a se deplasa și comunica din nou, precum și posibilitatea de a le reda vederea.



Ce sunt Interfețele Creier-Computer?
BCI-urile sunt tehnologii avansate care decodează semnalele neuronale și le transformă în comenzi capabile să controleze dispozitive externe, fără necesitatea mișcării fizice. Acest proces implică captarea activității electrice a creierului, interpretarea acesteia printr-un algoritm de procesare și transmiterea unor comenzi specifice către un dispozitiv, permițând utilizatorului să-l controleze prin gânduri. Iată care sunt principalele etape de funcționare ale acestor interfețe:
1. Captarea Semnalelor Neuronale
Primul pas în funcționarea unei BCI este captarea activității electrice a creierului. Acest lucru se realizează folosind diferite metode de înregistrare, fie non-invazive, cum ar fi electroencefalografia (EEG), fie invazive, cum ar fi implanturile cerebrale. EEG-ul plasează electrozi pe scalp pentru a măsura variațiile de voltaj generate de activitatea neuronală, în timp ce metodele invazive necesită implanturi cerebrale pentru a capta semnale mai precise.
2. Procesarea și Interpretarea Semnalelor
Semnalele captate sunt apoi trimise către un procesor care le analizează pentru a identifica modele specifice de gândire sau intenție motorie. Această analiză este realizată de algoritmi de inteligență artificială și învățare automată, care sunt antrenați să recunoască diferite stări mentale sau comenzi intenționate de utilizator. Procesul de învățare permite sistemului BCI să se adapteze la caracteristicile unice ale activității cerebrale ale fiecărui utilizator.
3. Traducerea în Comenzi Executabile
Odată ce un model specific de activitate cerebrală este identificat, sistemul BCI îl traduce într-o comandă executabilă pentru un dispozitiv extern. Această traducere implică conversia semnalelor interpretate în instrucțiuni care pot fi înțelese și executate de către software-ul sau hardware-ul dispozitivului controlat, fie că este vorba despre un cursor pe un ecran, o proteză robotică, sau chiar un dispozitiv de comunicare.
4. Feedback
Pentru a îmbunătăți precizia și eficiența interacțiunii, multe sisteme BCI includ unmecanism de feedback. Acesta permiteutilizatorilor să primească informațiidespre rezultatul acțiunilor lor (deexemplu, mișcarea cu succes a unui cursor), ajutându-i să ajusteze și să își rafineze comenzile mentale. Feedback-ul poate fi vizual, auditiv sau chiar tactil și joacă un rol crucial în învățarea și adaptarea continuă a atât a utilizatorului, cât și a sistemului BCI.

Aplicații principale
Aplicațiile BCI sunt diverse și în continuă expansiune, având potențialul de a transforma numeroase domenii:
♦ Medicină: BCI-urile oferă speranță în tratamentul afecțiunilor neurologice, permițând persoanelor cu paralizie să controleze protezele robotizate sau să comunice prin intermediul dispozitivelor de sinteză vocală. De asemenea, pot contribui la reabilitarea pacienților după accidente vasculare cerebrale prin stimularea neuroplasticității.
♦ Realitate Virtuală și Jocuri: Integrarea BCI-urilor în realitatea virtuală și jocurile video oferă o experiență imersivă și interactivă, unde jucătorii pot controla mediul virtual direct cu mintea.
♦ Interfațe Utilizator: BCI-urile pot revoluționa modul în care interacționăm cu tehnologia, oferind metode de comunicare și control mai rapide și mai intuitive pentru computere și alte dispozitive inteligente.

Neuralink nu este prima companie care a realizat un implant cerebral
Compania olandeză Onward a anunțat în septembrie 2023 testarea unei abordări inovatoare care implică cuplarea unui implant cerebral cu un altul destinat stimulării măduvei spinării. Scopul acestei inițiative este de a oferi pacienților tetraplegici șansa de a-și recăpăta mobilitatea, un obiectiv ambițios care ar putea transforma viețile celor afectați de paralizii severe. După intervenția chirurgicală pacientul a reușit să urce trepte și să meargă pe distanțe de până la 100 de metri. Această „legătură digitală” între creier și măduva spinării a fost realizată de o echipă de cercetători din Elveția, de la Institutul Federal de Tehnologie din Lausanne, care face parte dintr-un proiect menit să creeze o interfață capabilă să asiste persoanele paralizate.



În 2019, cercetătorii de la institutul Grenoble Clinatec au prezentat un prototip de exoschelet robotic conectat la creier care permite unei persoane tetraplegice să se miște. După un deceniu de cercetare efectuată de diverse grupuri de oameni de știință, prototipul introdus se bazează pe electrozi care, odată implantați în craniu, au capacitatea de a intercepta semnalele emise de creier și de a le converti în comenzi motorii.
Prezentat ca fiind complet implantabil și nedetectabil din punct de vedere estetic, cipul dezvoltat de Neuralink utilizează fire subțiri și flexibile, dotate cu 1.024 de electrozi, ce monitorizează activitatea neuronală. Dispozitivul, de dimensiuni comparabile cu o monedă, este echipat cu un cip sofisticat care interpretează aceste semnale și le transmite unui dispozitiv digital via Bluetooth. În timpul intervenției chirurgicale roboți specializați înserează cu precizie aceste fire în cortexul cerebral, zona cheie responsabilă de funcții cognitive avansate, precum învățarea și emoțiile. Din etapa de teste pe animale a devenit viral acest video care arată un macac jucând un joc video: https://neuralink.com/blog/pager-plays-mindpong/ cu ajutorul unui cip Neuralink.

Proiecte românești in domeniul dispozitivelor implantabile
Din 1 Iunie 2023, Institutul Național de Cercetare și Dezvoltare în Microtehnologii - IMT București conduce consorțiul european NerveRepack (http://nerverepack.eu), care beneficiază de un fond de peste 17 milioane de euro pentru a inova în domeniul dispozitivelor implantabile destinate protezelor. NerveRepack vizează revoluționarea asistenței acordate persoanelor cu dizabilități, angajându-se în crearea unei noi serii de electrozi implantabili bidirecționali în următorii patru ani. Acești electrozi vor facilita conexiunea dintre sistemul nervos uman și aparatele mecatronice externe, inclusiv exoscheletele și protezele externe. Introducerea acestor proteze inovatoare, controlate neuronal de pacient, va oferi persoanelor cu amputații la brațe sau paralizii la picioare posibilitatea de a-și recăpăta capacitățile motorii și senzoriale. Interfața principală cu nervii va fi alcătuită din electrozi și un modul electronic implantabil, toate componentele urmând a fi proiectate, realizate și verificate printr-o serie de demonstrații orientate către diferite categorii de pacienți, fie că au suferit amputații de antebraț sau paralizii ale membrelor inferioare.
Inovația centrală a proiectului constă în dezvoltarea unui modul implantabil conceput pentru a facilita o conexiune bidirecțională între sistemul nervos periferic al utilizatorului și unitatea de control a protezei. Această comunicare bidirecțională se desfășoară pe două planuri: primul implică captarea semnalelor motorii neuronale de la nervii prezenți în zona amputată și transmiterea acestora prin WI-FI către unitatea de control a protezei; al doilea plan constă în redirecționarea semnalelor de feedback tactil de la senzorii protezei, localizați pe degete, înapoi către sistemul nervos periferic al zonei amputate prin WI-FI, permițând utilizatorului să experimenteze senzații tactile în timp ce manipulează diverse obiecte cu ajutorul protezei.
În 2019 a fost fondat în cadrul Academiei Române „Grupul Român pentru Cercetarea Creierului”. Scopul acestui demers a fost de a crea o entitate instituționalizată, dedicată abordării exhaustive a întregii game de subiecte legate de cercetarea cerebrală. Acest efort urmărește să unifice patru domenii fundamentale: neuroștiințele, neuro-informatica, neuro-tehnologia și neuro-psiho-farmacologia, în vederea promovării și avansării cunoștințelor în acest sector critic de cercetare. Obiectivul este ca această entitate națională să devină un reprezentant de seamă al cercetării științifice românești pe scena internațională și să evolueze într-un mod care să îi permită să se integreze în inițiative globale de cercetare a creierului, cum ar fi Human Brain Project în Europa sau Brain Initiative în Statele Unite.

Concluzie
Interfețele creier-computer reprezintă un domeniu de frontieră în tehnologie și neuroștiințe, oferind promisiuni enorme pentru ameliorarea condițiilor de viață ale persoanelor cu dizabilități, îmbunătățirea interacțiunii cu tehnologia și explorarea capacităților umane extinse. Cu toate acestea, pe măsură ce această tehnologie avansează, ea aduce cu sine și o serie de provocări etice complexe, inclusiv probleme de confidențialitate, autonomie, consimțământ informat și potențiale inegalități sociale.
Abordarea acestor probleme necesită un efort concertat din partea tuturor actorilor implicați, pentru a asigura dezvoltarea și utilizarea responsabilă a tehnologiei BCI. Interfețele creier-computer ne vor testa nu doar ingeniozitatea tehnologică, ci și maturitatea etică. În acest sens, viitorul acestor interfețe nu este doar o chestiune de progres tehnologic, ci și o reflectare a valorilor noastre ca societate.



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite