Sistem de implant cerebral cu microelectrozi care a redat capacitatea de a vorbi unui pacient cu scleroză gravă

Noua interfață BCI cu microelectrozi, dezvoltată de Universitatea din California, pune accentul pe autonomia pacientului, care a rostit 56 de cuvinte pe minut, scrie ziarul italian Corriere della Sera.

La vârsta de 42 de ani, Casey Harrell a început să-și piardă vocea din cauza SLA (scleroza laterală amiotrofică), o boală neurodegenerativă.

Trei ani mai târziu, cercetătorii de la Universitatea din California – Davis i-au implantat electrozi experimentali în creier, iar el a început să vorbească din nou. Rezultatele studiului au fost publicate în Nature Medicine.

În trecut, am observat cum interfețele creier-computer (BCI, conform acronimului), printre care Neuralink și Prima, sunt adesea destinate recuperării parțiale a funcțiilor cognitive, precum vederea sau vorbirea.

O șansă pentru paralizii severe

Paraliziile severe (datorate adesea bolilor neurodegenerative sau accidentului vascular cerebral la nivelul trunchiului encefalic) compromit vorbirea, ducând la o reducere drastică a calității vieții pacientului, care nu mai poate efectua nici măcar acțiunile cotidiene aparent cele mai banale din cauza deficitului său motor: tocmai asupra acestui aspect în particular s-a concentrat noua cercetare a Universității din California – Davis.

”Casey Harrell are astăzi 47 de ani și ajunsese într-o stare de dizartrie care a făcut ca vorbirea sa să fie din ce în ce mai greu de înțeles chiar și pentru cei cei mai apropiați de el: a decis astfel să se alăture programului BrainGate2, un studiu clinic care mizează pe restabilirea (parțială) a autonomiei pacienților cu afecțiuni neurologice”, scriu jurnaliștii.

În literatura clinică, Harrell era cunoscut sub numele de „T5”.

A reînceput să comunice cu familia și prietenii

În ultimii doi ani, prin utilizarea unei interfețe inovatoare creier-computer intracorticală, instalată mai precis în interiorul girusului precentral ventral (zona creierului responsabilă de coordonarea motorie a vorbirii), pacientul a avut posibilitatea de a reîncepe să comunice în deplină autonomie cu familia și prietenii săi, fără a fi nevoie să apeleze la personal medical sau la alte persoane de sprijin pentru a-și desfășura activitățile.

Din punct de vedere tehnic, sistemul înregistrează activitatea neuronală provenită de la 256 de microelectrozi, colectată de 4 „matrice” principale, și o convertește automat în cuvinte, prin utilizarea unui algoritm de decodificare inovator.

Precizie de 99% în vorbire

De la momentul instalării electrozilor, Casey a avut ocazia să lucreze și să interacționeze cu lumea reală și cea digitală în deplină libertate: a formulat 183.060 de propoziții (aproape 2 milioane de cuvinte, aproximativ), cu o medie de 56 de cuvinte pe minut, evidențiind o precizie de 99% în condiții ideale, pe un vocabular compus din 125.000 de cuvinte în total.

Ajută nu doar la vorbire

Interfața BCI dezvoltată de Universitatea din Davis nu a servit doar la recuperarea vorbirii, ci a fost utilizată și ca un adevărat dispozitiv periferic, compensând astfel și deficitul motor provocat de progresia SLA: sistemul i-a transformat intențiile în comenzi pentru mouse și tastatura computerului, permițându-i astfel să navigheze pe internet, să trimită e-mailuri și să efectueze orice altă acțiune „inteligentă” care, până de curând, îi fusese interzisă de boală.

 ”Îmi permite să comunic în mod natural cu prietenii, familia și colegii mei”

Casey însuși își împărtășește entuziasmul, folosindu-se chiar de interfața sa BCI:

„Este o viață mai plină de acțiune dinamică și este ceva ce îmi permite să comunic în mod natural cu prietenii, familia și colegii mei, mai mult decât orice altă tehnologie pe care am încercat-o în trecut”.

Comparația cu Neuralink

Această cercetare demonstrează modul în care noile interfețe BCI intracorticale pot reprezenta cu adevărat un pas înainte semnificativ pentru utilizarea casnică în deplină autonomie în „lumea reală”, în comparație cu alte sisteme recente precum Neuralink (cazul lui Kenneth Shock), care, oricât de miraculoase ar fi, necesită și astăzi prezența constantă a inginerilor sau a specialiștilor pentru funcționarea lor.

La aceasta se adaugă apoi un nivel ridicat de performanță în utilizarea pe termen lung: timp de peste doi ani, pacientul a folosit zilnic interfața BCI, reducând la minimum orice semn posibil de complicații grave, care sunt adesea la ordinea zilei în cazul intervențiilor intracorticale similare.

„Sistemul a funcționat bine, este fiabil și stabil”

Un aspect evidențiat de Nicholas Card, autorul principal al studiului, care subliniază posibilitatea lui Casey de a utiliza liber interfața pentru a-și comunica gândurile, chiar și timp de 12 ore consecutive, fără cerința strictă de a rămâne într-un mediu controlat.

„Sistemul a funcționat bine, este fiabil și stabil”, declară Card, și concluzionează:

„Aceasta este una dintre cele mai puternice demonstrații ale utilității și caracterului practic al interfețelor BCI”.

Pe lângă restabilirea comunicării, explică Sergey Stavisky (neuroștiințific și director adjunct al Neuroprostehetics Labs, de la Universitatea din California), studiul clinic se dovedește eficient în colectarea unei cantități considerabile de date utile pentru a înțelege mai bine mecanismele cerebrale care stau la baza procesării cuvintelor, în vederea antrenării modelelor de decodificare ale viitorului:

„Din câte știm, cele 3.800 de ore de înregistrare a activității cerebrale a lui Casey reprezintă cel mai mare set de date colectat vreodată, la rezoluția unui singur neuron: în viitor, acest lucru ne va ajuta să dezvoltăm terapii și mai bune”.