Implant, który się uczy

Implanty neuronalne mają pomóc osobom sparaliżowanym i posługującym się protezami kończyn w sprawowaniu nad nimi kontroli za pomocą myśli. Do tej pory interfejsy człowiek-maszyna były bardzo toporne i nieelastyczne. Reagowały np. tylko na określony typ sygnału neuronalnego, w dodatku reakcja ta była niezmienna (bazowała na zadanych algorytmach). Naukowcy z Uniwersytetu Florydzkiego ulepszyli tego typu urządzenia, dzięki czemu mogą się one uczyć wraz z mózgiem.

Amerykanie wyjaśniają, że wcześniej komunikacja między komputerem a mózgiem przebiegała jednokierunkowo. Mózg wydawał polecenia, a implant je realizował, czyli przekazywał sygnał elektryczny do protezy. Teraz nowy system może wtrącić swoje trzy grosze. Pozwala to urządzeniu na nawiązanie czegoś w rodzaju dialogu i na dostosowanie do zmieniającego się zachowania człowieka na bieżąco. Dzięki temu zadania są wykonywane efektywniej, a sam interfejs działa na zasadzie asystenta. Przetestowano go już na szczurach (IEEE Transactions on Biomedical Engineering).

W ogólnym schemacie interfejsów mózg-maszyna oznacza to kompletną zmianę paradygmatu – cieszy się Justin C. Sanchez, jeden z współautorów studium, a zarazem profesor nadzwyczajny neurologii pediatrycznej na tutejszym uniwersytecie. Wg niego, oznacza to znaczne rozszerzenie możliwości interakcji z implantem. Podczas wykonywania jakiejś czynności nie wydajemy mu rozkazów, interfejs zaczyna nam przy niej towarzyszyć. My znamy cel, komputer zna go również i pracujemy razem nad rozwiązaniem zadania.

Nad implantami wielkości chipa naukowcy głowią się już od wielu lat. Do tej pory maszyna była jednak zaprogramowana w taki sposób, jakby człowiek w ogóle się nie zmieniał. Tymczasem uczymy się przez całe życie, zmieniają się też pisane przez nie scenariusze, musieliśmy więc stworzyć paradygmat, który zezwala na interakcję i rozwój.

Sanchez i jego współpracownicy opracowali zatem system, który bazuje na ustalaniu celów i nagradzaniu. Trzem szczurom wszczepiono do mózgu wyłapujące sygnały niewielkie elektrody. Zwierzęta myślały o poruszeniu protezą w kierunku określonego celu. Za każdym razem, gdy im się to udało, dostawały w nagrodę kroplę wody.

Dodatkowo komputer miał zdobyć tak dużo punktów, jak tylko się dało. Im bliżej szczur zbliżył ramię do celu, tym więcej mu ich przyznawano. W ten sposób interfejs mógł się zorientować, które sygnały z mózgu prowadzą do większej nagrody. Mimo że wzrastała trudność czynności, z czasem były one wykonywane dokładniej. Działo się tak dużo częściej, niż gdyby udawało się to przypadkowo.

implant asystent interfejs uczyć się Justin Sanchez