Neuralink hat auf der technologischen Seite neuronaler Implantate für Aufsehen gesorgt, ihre praktische Anwendung jedoch noch nicht gezeigt (es sei denn, Sie sind ein Fan von Pong).
Diese Woche lieferte die akademische Gemeinschaft ein ziemlich beeindruckendes Beispiel für das Versprechen neuronaler Implantate.
Mit Hilfe eines neuralen Implantats konnte eine gelähmte Person etwa 90 Zeichen pro Minute tippen, indem sie sich einfach vorstellte, diese Zeichen von Hand zu schreiben.
Es ist ein verrückter Sprung nach vorne.
Ein Nervenimplantat mit sofortiger Rückmeldung
Frühere Versuche, gelähmten Menschen über Implantate Schreibfähigkeiten zu vermitteln, umfassten virtuelle Tastaturen und Cursor, die mit dem Verstand bewegt werden mussten.
Ein effektiver, aber langsamer Prozess, bei dem die Testperson dem Fortschritt des Cursors folgen und bestimmen muss, wann sie das Äquivalent zum Drücken einer Taste ausführen soll. Ganz zu schweigen von der Zeit, die benötigt wird, um die Steuerung des Systems zu erlernen.
Es gibt aber auch andere Möglichkeiten, die Worte aus unseren Köpfen zu bekommen. Irgendwo in unserem Denkprozess beim Schreiben bilden wir die Absicht, ein bestimmtes Zeichen zu verwenden, und ein neuronales Implantat, das diese Absicht verfolgt, kann möglicherweise funktionieren. Ein Prozess noch nicht sehr klar.
Aber aber ...
Nach dieser Absicht wird eine Entscheidung an den motorischen Kortex übertragen, wo sie in Aktionen umgesetzt wird.
Auch hier gibt es eine Phase der Absicht, in der der motorische Kortex bestimmt, wer den Buchstaben bildet (z. B. Tippen oder Schreiben), und was zu den spezifischen Muskelbewegungen führt, die für die Ausführung der Aktion erforderlich sind.
Stattdessen werden diese Prozesse viel besser verstanden, und auf diese hat das Forschungsteam seine neue Arbeit ausgerichtet.
Neuralimplantatforschung (Hier ist es)
Insbesondere setzten die Forscher zwei Implantate in den prämotorischen Kortex einer gelähmten Person. Es wird angenommen, dass dieser Bereich an der Bildung von Absichten zur Ausführung der Bewegungen beteiligt ist.
Mit den Implantaten an der richtigen Stelle baten die Forscher den Teilnehmer, sich vorzustellen, wie er Buchstaben auf eine Seite schreibt, und zeichneten dabei die neuronale Aktivität auf.
Was kam heraus
Insgesamt waren von den etwa 200 Elektroden im prämotorischen Kortex des Teilnehmers nicht alle für das Schreiben von Buchstaben geeignet. Aber für diejenigen, die es waren, führten die Autoren eine Hauptkomponentenanalyse durch. Durch die Umwandlung dieser Aufzeichnungen in eine zweidimensionale Textur stellte das Team fest, dass physisch ähnliche Zeichen, z. B. boh, ner, homogene neurale Aufzeichnungscluster bildeten.
Insgesamt stellten die Forscher fest, dass sie den entsprechenden Charakter entschlüsseln konnten mit einer Genauigkeit von etwas mehr als 94%, aber das System erforderte eine relativ langsame Analyse nach der Aufzeichnung der neuralen Daten.
Damit die Dinge in Echtzeit funktionieren, trainierten die Forscher ein neuronales Netzwerk, um die Wahrscheinlichkeit eines Signals zu schätzen, das jedem Buchstaben entspricht.
Die Ergebnisse des neuralen Implantats zum Schreiben mit Gedanken
Trotz der Arbeit mit einer relativ kleinen Datenmenge (nur 242 Sätze) funktionierte das System sehr gut.
Die Verzögerung zwischen dem Gedanken und dem Erscheinen eines Zeichens auf dem Bildschirm betrug etwa eine halbe Sekunde und der Teilnehmer konnte etwa 90 Zeichen pro Minute produzieren und damit den bisherigen Rekord (25 Zeichen pro Minute) übertreffen. Die grobe Fehlerrate des neuralen Implantats es waren nur etwa 5%. Durch Hinzufügen eines automatischen Korrektors wurde es auf 1% reduziert.
Die Tests wurden alle mit vorgegebenen Sätzen durchgeführt. Zu einem späteren Zeitpunkt baten die Forscher den Teilnehmer, Antworten in freier Form einzugeben. Hier sank die Geschwindigkeit etwas (auf 75 Zeichen pro Minute) und die Fehler stiegen nach der Autokorrektur um bis zu 2 %, aber das System funktionierte immer noch wie ein Zauber.
Neurales Implantat, wir stehen im Jahr Null
Wie die Forscher selbst erklärt haben, ist dies „noch kein vollständiges und klinisch gültiges System“. Für den Anfang wurde es nur bei einer einzigen Person angewendet - wir haben immer noch keine Ahnung, wie gut es bei anderen funktioniert. Außerdem enthielt das verwendete Alphabet keine Ziffern und Satzzeichen.
Das System zeigte jedoch eine enorme Geschwindigkeitssteigerung gegenüber früheren neuronalen implantatgeführten Systemen mit ausgezeichneter Genauigkeit.
