Năm nay đã tạo ra sự kết hợp đáng kinh ngạc giữa các thiết bị cấy ghép não có thể ghi lại, giải mã và thay đổi hoạt động của não.

Nghe có vẻ như déjà vu—giao diện não-máy cũng tồn tại miễn phí trong đầu tôi ở tổng kết năm ngoái, nhưng vì lý do chính đáng. Các nhà khoa học thần kinh đang chế tạo những con chip điện tử ngày càng phức tạp và linh hoạt, có thể tích hợp liền mạch trí thông minh của máy với não và tủy sống của chúng ta với tốc độ kỷ lục. Điều trước đây là khoa học viễn tưởng—chẳng hạn như việc giúp những người bị liệt lấy lại khả năng đi lại, bơi lội và chèo thuyền kayak—giờ đã trở thành hiện thực.

Năm nay, cấy ghép não đã thay đổi hơn nữa cuộc sống của con người. Nước sốt không quá bí mật? AI.

Một bộ cấy ghép trong tủy sống của một bệnh nhân mắc bệnh Parkinson - bệnh này dần dần phá hủy một loại tế bào não để lập kế hoạch cử động - đã chuyển tải ý định di chuyển của anh ta. Sau nhiều thập kỷ, người đàn ông một lần nữa có thể tản bộ trên con đường ven biển một cách dễ dàng. Nghiên cứu này mở đường cho việc phục hồi khả năng vận động ở các chứng rối loạn não khác—như Bệnh Lou Gehrig, nơi các kết nối thần kinh với cơ bắp dần dần tan rã, hoặc ở những người bị tổn thương não do đột quỵ.

một thử nghiệm khác sử dụng kích thích điện để tăng cường trí nhớ ngắn hạn ở những người bị chấn thương sọ não. Những khoảng thời gian được tính giờ cẩn thận đã tăng cường sự chú ý trong nhiều thập kỷ sau chấn thương - cho phép những người tham gia thực hiện nhiều công việc hàng ngày và theo đuổi các sở thích như đọc sách.

Cấy ghép não cũng phát triển mạnh như một công cụ chẩn đoán. Một nghiên cứu đã sử dụng thiết bị cấy ghép để giải mã các mẫu sóng não liên quan đến trầm cảm và có khả năng dự đoán tái phát. Nghiên cứu đã giải mã sự khác biệt giữa các tín hiệu não giữa bộ não khỏe mạnh và bộ não bị trầm cảm, điều này có thể truyền cảm hứng cho các thuật toán tốt hơn để thúc đẩy hoạt động của não thoát khỏi trầm cảm.

Nhưng có lẽ tiến bộ lớn nhất là ở việc giải mã giọng nói—những công nghệ chuyển suy nghĩ thành từ và câu. Những công nghệ này hỗ trợ những người mất khả năng nói, mang đến cho họ một cách khác để giao tiếp với những người thân yêu.

Dưới đây là những điểm nổi bật năm 2023 của thế hệ mới “đọc não” cấy ghép.

Suy nghĩ thành văn bản

Chúng tôi nói với tốc độ khoảng 150 từ một phút. Đó là một tiêu chuẩn cao cho việc cấy ghép não.

Nhiều rối loạn thần kinh, chẳng hạn như đột quỵ, tê liệt hoặc hội chứng nhốt, cướp đi khả năng nói của một người ngay cả khi tâm trí họ vẫn mạch lạc. Đầu năm nay, một nhóm của Stanford đã giúp một phụ nữ 67 tuổi khôi phục khả năng nói của mình với tốc độ 62 từ một phút, gấp ba lần tốc độ của những bộ cấy ghép trước đó. Người phụ nữ bị mất giọng do căn bệnh Lou Gehrig, căn bệnh này dần dần làm xói mòn khả năng kiểm soát các cơ nói, cử động và cuối cùng là thở của não.

Nghiên cứu đã sử dụng một thư viện từ khổng lồ để giải mã lời nói của cô ấy từ hai nguồn: hoạt động điện ở vùng Broca, “trung tâm ngôn ngữ” của não và từ các cơ xung quanh miệng cô ấy. Những tín hiệu này được đưa vào mạng thần kinh tái phát—một loại thuật toán học sâu—để phân biệt các thành phần cơ bản của lời nói. Chỉ trong ba ngày, hệ thống đã có thể giải mã suy nghĩ của người phụ nữ với tốc độ kỷ lục - mặc dù có sai sót.

Một hệ thống khác đã đi một tốt hơn. Thay vì sử dụng các điện cực xuyên qua não, thiết bị này – được gọi là ECoG để ghi điện vỏ não – bao gồm các điện cực nhỏ giống như tấm đặt trên bề mặt não để thu tín hiệu điện. Nó vẫn cần được cấy vào bên dưới hộp sọ nhưng hạn chế tổn thương các mô nhạy cảm của não. Mỗi điện cực, có kích thước gần bằng đầu đinh bấm, có thể ghi lại các tín hiệu thần kinh chất lượng cao.

ECoG là lần đầu tiên được sử dụng vào đầu thế kỷ này để ghi lại tín hiệu lời nói và chuyển động ở những người bị động kinh. Nó nhanh chóng phát triển thành một thiết bị cho phép một người với hội chứng bị nhốt để truyền đạt suy nghĩ của họ bằng cách sử dụng thiết bị cấy ghép tại nhà.

Điểm mới là sự ra đời của AI. Một số thuật toán đã giải mã hoạt động não của các chuyển động giọng nói—ví dụ: vị trí của lưỡi và hình dạng của miệng—trong khi các mô hình ngôn ngữ lớn, chẳng hạn như các mô hình hỗ trợ ChatGPT, xây dựng các câu từ dữ liệu. Mặc dù hệ thống có thể dịch tín hiệu não thành văn bản với tốc độ khoảng 78 từ một phút nhưng khoảng một phần tư có lỗi. Nhưng giao tiếp không lời đã bù đắp cho những sai sót: bộ cấy sử dụng nét mặt để tạo hoạt ảnh cho hình đại diện kỹ thuật số, mang đến cho bệnh nhân một phương thức giao tiếp khác.

Một bước ngoặt

Cấy ghép não là một loại giao diện não-máy. Đúng như tên gọi của chúng, những thiết bị này liên kết bộ não với máy tính. Độ đáng tin của họ kết nối cả hai và luôn cởi mở với các giải pháp sáng tạo.

Hầu hết các hệ thống đo hoạt động điện trong não và thường yêu cầu dây cáp liên kết các điện cực với máy tính có thể giải mã hoạt động thần kinh.

Năm nay, một nghiên cứu cắt dây bằng thiết bị cấy ghép không dây. Hệ thống này bao gồm các bảng mạch linh hoạt, có kích thước bằng hạt được rải khắp não có thể phát hiện và lưu trữ tạm thời những thay đổi trong hoạt động. Các “nút” này truyền dữ liệu không dây đến một bộ thu hình tai nghe, bộ thu này xử lý thông tin, điều khiển kích thích não thông qua các nút và cấp nguồn cho mảng. Mặc dù không dây nhưng hệ thống vẫn cần phải phẫu thuật để cấy ghép.

Một sự thay thế? Thiết bị thu tín hiệu não mà không cần phẫu thuật

Một nghiên cứu đã sử dụng AI để dịch dữ liệu chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI)—một kỹ thuật không xâm lấn—thành “ý chính” trong suy nghĩ của một người. Công nghệ này không chuyển hoạt động của não thành lời nói; thay vào đó, nó nắm bắt các ý tưởng khi chúng phát triển, mặc dù các từ chính xác bị mất khi dịch. một nghiên cứu khác đo hoạt động của não bằng chiếc mũ đội đầu giống mũ bơi được gắn các điện cực đặt trên da đầu. Khi người dùng âm thầm đọc các câu trong đầu, chiếc mũ—với sự trợ giúp của AI—đã dịch “suy nghĩ” của họ thành văn bản.

Các thiết bị khác đang khám phá những phương pháp hoàn toàn mới để kết nối máy với não—ví dụ như bằng ánh sáng. Một nghiên cứu gần đây các tế bào thần kinh kết hợp được biến đổi gen để phản ứng với ánh sáng và các đầu dò linh hoạt kích hoạt các tế bào thần kinh này bằng các màu sắc khác nhau của ánh sáng LED. Kết hợp với công nghệ phổ biến kiểm soát cài đặt ánh sáng, thiết bị với hơn một nghìn pixel LED độc lập có thể kiểm soát hoạt động của nhiều tế bào thần kinh riêng lẻ cùng một lúc.

Tế bào não ồn ào. Thiết bị mới giúp phân loại tạp âm để giải quyết các mạch não làm cơ sở cho các vai trò tinh thần cụ thể. Nó kích hoạt các tế bào thần kinh sâu tới 5 mm bên trong não chuột—đại khái là phần dày nhất của vỏ não con người.

Mô hình ca

Cấy ghép não không phải là máy đọc được suy nghĩ. Nhưng khi công nghệ phát triển, nó có thể gặp phải nhiều bom mìn đạo đức. Ví dụ: một thiết bị truyền phát suy nghĩ dưới dạng văn bản có thể vô tình xâm phạm quyền riêng tư.

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hợp Quốc (UNESCO) đã nhìn về phía trước. Mùa hè này, họ đưa ra một kế hoạch chi tiết về công nghệ thần kinh, kêu gọi các quy định toàn cầu và khuôn khổ đạo đức khi việc cấy ghép não hướng tới một tương lai không xác định. Tổ chức này trước đây đã phát triển các hướng dẫn tương tự cho những đột phá quan trọng khác, chẳng hạn như cách sử dụng và chia sẻ dữ liệu di truyền của con người cũng như cách phát triển AI để cải thiện toàn bộ xã hội.

Việc cấy ghép não đang phát triển nhanh chóng nhưng tiện ích trong thế giới thực của chúng chỉ mới bắt đầu. Với sức mạnh biến đổi đi kèm với trách nhiệm. Một cuộc trò chuyện toàn cầu về khả năng tiếp cận, bình đẳng, quyền riêng tư và về mặt triết học hơn, ý nghĩa của con người không nên là chuyện muộn màng. Đúng hơn, nó có thể quan trọng như chính công nghệ khi chúng ta tiếp tục bước vào kỷ nguyên của người máy.

Ảnh: Jerry Tang/Martha Morales/Đại học Texas ở Austin

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2023/12/29/welcome-to-the-cyborg-era-brain-implants-transformed-lives-this-year/