Elon Musks Neuralink hat in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte bei der Entwicklung von Implantaten und deren Implementierung im Gehirn erzielt. Aber wie sie sagen, nicht nur durch die Maske. Jetzt ist bekannt geworden, dass ein Neuroimplantat von einer Gruppe von Wissenschaftlern entwickelt wurde, und die Fähigkeiten dieses Systems sind beeindruckend.
Diese Woche veröffentlichte eine Gruppe von Wissenschaftlern einen Artikel über eine neue Entwicklung, die es einer gelähmten Person ermöglicht, Text auf einem PC mit einer Geschwindigkeit von etwa 90 Zeichen pro Minute einzugeben. Dazu muss sich der Freiwillige nur vorstellen, einen ähnlichen Text mit einem Stift auf Papier zu schreiben.
Fantasie kann alles
Frühere Versuche, einer gelähmten Person das Tippen auf einem PC unter Verwendung eines Neuroimplantats "beizubringen", waren relativ erfolgreich. Bei fast allen derartigen Projekten handelte es sich jedoch um eine virtuelle Tastatur auf dem Bildschirm, auf deren Schaltflächen der Patient schauen musste, oder um einzelne Symbole, die auf demselben Bildschirm hervorgehoben wurden und die ebenfalls mit einem gedankengesteuerten Cursor ausgewählt werden mussten. Es hat alles wirklich funktioniert und funktioniert, aber der Schreibvorgang ist extrem langsam. Es ist einfach unmöglich, es mit der Geschwindigkeit zu vergleichen, mit der ein gewöhnlicher Mensch auf einer Tastatur tippt - der Unterschied ist riesig. Darüber hinaus muss der Patient viel Zeit aufwenden, um zu lernen, wie man mit einem solchen System arbeitet.
Wie sich herausstellt, gibt es eine effizientere Alternative. Wenn wir Text auf Papier schreiben, schreiben wir jeden Buchstaben, an den wir denken, auch für den Bruchteil einer Sekunde auf. Dieser kurze Gedanke liefert ein elektrisches Signal, das identifiziert werden kann. Es kann zwar nur ein Signal identifiziert werden, das an die Region des Gehirns übertragen wird, die für die Steuerung des Körpers verantwortlich ist - insbesondere mit der Hand und den Fingern, mit denen wir den Stift halten und schreiben.
Der oben erwähnte Bereich des Gehirns wird als Motor oder motorischer Kortex bezeichnet. Es wird angenommen, dass es an der Kontrolle von Körperbewegungen beteiligt ist. Nach der Installation von Implantaten in diesem Bereich baten die Wissenschaftler einen Freiwilligen, sich vorzustellen, wie er Briefe auf eine Seite schreibt. Anschließend analysierten sie die Gehirnaktivität während des Denkprozesses.
Ein bisschen mehr Details
Insgesamt wurden ca. 200 Elektroden in den Motorkortex eingeführt. Nicht alle erwiesen sich als nützlich oder trafen genau das Ziel. Aber es gab genug von denen, die am richtigen Ort waren, was es Wissenschaftlern ermöglichte, die elektrische Aktivität des gewünschten Bereichs des Gehirns aufzuzeichnen. Die Signale wurden in ein reguläres Diagramm umgewandelt und in Muster für jeden einzelnen Buchstaben unterteilt. Wie sich herausstellte, stimulieren ähnliche Buchstaben die Erzeugung von Signalen mit ähnlichen Konfigurationen. Dies sind zum Beispiel die Buchstaben p und b oder h, n und r.
Die Forscher baten die Freiwilligen, sich vorzustellen und Satzzeichen zu setzen, während sie den Text „schrieben“. Das Zeichen ">" sollte an den Stellen verwendet werden, an denen zwischen Wörtern und Symbolen Leerzeichen stehen sollten.
Infolgedessen wurden die von den Versuchsteilnehmern empfangenen elektrischen Signale mit einer Genauigkeit von 94% entschlüsselt. Das System konnte bereits für die Arbeit verwendet werden, war aber nicht besonders schnell. Daher haben Wissenschaftler ein wiederkehrendes neuronales Netzwerk trainiert, um die Wahrscheinlichkeit eines Signals zu bewerten, das einem bestimmten Buchstaben entspricht.
Trotz der Tatsache, dass die Trainingsbasis klein war (nur etwa 242 Sätze, die sich die Teilnehmer vorgestellt hatten), funktionierte das System sehr gut. Das Spielen des Symbols dauerte nur 0,5 Sekunden, nachdem der Teilnehmer darüber nachgedacht hatte. Dies ist natürlich eine erhebliche Verzögerung, aber dennoch ist diese Methode viel schneller als herkömmliche Methoden. Wie oben erwähnt, konnten die Teilnehmer daher mit einer Geschwindigkeit von 90 Zeichen pro Minute tippen. Das beste Ergebnis anderer ähnlicher Untersuchungen sind 25 Zeichen pro Minute. Fehler sind nur 5%, was nicht viel mehr ist als Menschen, die mit ihren Fingern tippen. Nach der Einführung des Autokorrektur-Systems sank die Fehlerrate auf 1%.
Richtig, dieses Ergebnis wurde für einen vorbereiteten Text angezeigt. Wenn die Testteilnehmer gebeten wurden, etwas in freier Form zu schreiben, sank die Geschwindigkeit auf 75 Zeichen pro Minute und die Genauigkeit bei eingeschaltetem automatischen Korrektursystem auf 2%. Dies ist aber auch ein hervorragendes Ergebnis.
Es ist nicht einmal eine Alpha-Version
Ja, wir sprechen von einem System, das eindeutig nicht einmal eine Alpha-Version ist, obwohl die Ergebnisse ausgezeichnet sind. Die von den Freiwilligen angeworbenen Texte enthielten jedoch keine Zahlen, Großbuchstaben und die meisten Satzzeichen, mit Ausnahme der wichtigsten. Außerdem musste das System mindestens einmal pro Woche kalibriert werden. Die Einstellungen gingen regelmäßig verloren - möglicherweise aufgrund der Ansammlung von Narbengewebe oder der Bewegung der Elektroden, wenn auch minimal.
Wie dem auch sei, als Prototyp zeigte das System nur hervorragende Ergebnisse - sowohl in Bezug auf die Schreibgeschwindigkeit als auch in Bezug auf die Genauigkeit.
Hoffentlich werden solche Systeme irgendwann verfeinert und Patienten mit motorischen Problemen zur Verfügung gestellt.
