Οι επιστήμονες μπορούν πλέον να αποκρυπτογραφήσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα που σχετίζεται με τις σκέψεις και τον εσωτερικό μονόλογο στο κεφάλι των ανθρώπων με ακρίβεια έως και 74%, σύμφωνα με νέα μελέτη.

Ο επίκουρος καθηγητής νευροχειρουργικής Φρανκ Γουίλετ , PhD, του Stanford και οι συνάδελφοί του χρησιμοποιούν διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή, ή BCI (BCI – Brain-Computer Interface) για να βοηθήσουν άτομα των οποίων η παράλυση τα έχει καταστήσει ανίκανα να μιλήσουν.

Ο κινητικός φλοιός του εγκεφάλου περιέχει περιοχές που ελέγχουν την κίνηση — συμπεριλαμβανομένων των μυϊκών κινήσεων που παράγουν ομιλία. Μία διεπαφή εγκεφάλου – υπολογιστή, χρησιμοποιεί μικροσκοπικές συστοιχίες μικροηλεκτροδίων (κάθε συστοιχία είναι μικρότερη από ένα μπιζέλι), που εμφυτεύονται χειρουργικά στην επιφάνεια του εγκεφάλου, για να καταγράφει μοτίβα νευρωνικής δραστηριότητας απευθείας από τον εγκέφαλο. Αυτά τα σήματα στη συνέχεια τροφοδοτούνται μέσω ενός καλωδίου σε έναν αλγόριθμο υπολογιστή που τα μεταφράζει σε ενέργειες όπως ομιλία ή κίνηση του κέρσορα του υπολογιστή.

Για να αποκωδικοποιήσουν τη νευρωνική δραστηριότητα που καταγράφεται από τις συστοιχίες σε λέξεις που θέλει να πει ο ασθενής, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μηχανική μάθηση για να εκπαιδεύσουν τον υπολογιστή ώστε να αναγνωρίζει επαναλαμβανόμενα μοτίβα νευρωνικής δραστηριότητας που σχετίζονται με κάθε «φώνημα» – τις πιο μικρές μονάδες ομιλίας – και στη συνέχεια να συνθέτουν τα φωνήματα σε προτάσεις.

Ο Γουίλετ και οι συνάδελφοί του έχουν δείξει στο παρελθόν ότι, όταν άτομα με παράλυση προσπαθούν να κάνουν κινήσεις ομιλίας ή γραφής (ακόμα κι αν δεν μπορούν, επειδή οι μύες του λαιμού, των χειλιών, της γλώσσας και των μάγουλων ή οι νευρικές συνδέσεις με αυτούς είναι πολύ αδύναμες), μια διεπαφή εγκεφάλου – υπολογιστή μπορεί να συλλάβει τα εγκεφαλικά σήματα που προκύπτουν και σχετίζονται με την κίνηση και να τα μεταφράσει σε λέξεις με υψηλή ακρίβεια.

Πρόσφατα, οι επιστήμονες έκαναν ένα ακόμη σημαντικό βήμα: Διερεύνησαν τα εγκεφαλικά σήματα που σχετίζονται με την «εσωτερική ομιλία» (που ονομάζεται επίσης «εσωτερικός μονόλογος»).

«Αυτή είναι η πρώτη φορά που καταφέρνουμε να κατανοήσουμε πώς μοιάζει η εγκεφαλική δραστηριότητα όταν απλώς σκεφτόμαστε τι θα πούμε», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Erin Kunz, μεταδιδακτορική φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο Stanford. «Για άτομα με σοβαρές διαταραχές ομιλίας και κινητικότητας, οι BCIs ικανές να αποκωδικοποιούν την εσωτερική ομιλία θα μπορούσαν να τους βοηθήσουν να επικοινωνούν πολύ πιο εύκολα και πιο φυσικά».

Ο Willett είναι ο κύριος συγγραφέας της μελέτης ενώ η μεταδιδακτορική ερευνήτρια Erin Kunz, PhD, και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Benyamin Abramovich Krasa είναι οι συν-επικεφαλής συγγραφείς της νέας αυτής μελέτης σχετικά με αυτήν την ανακάλυψη, η οποία δημοσιεύθηκε στις 14 Αυγούστου στο Cell.

Υπάρχει όμως ο κίνδυνος αυτές οι διεπαφές εσωτερικής ομιλίας να αποκωδικοποιήσουν κατά λάθος προτάσεις που οι χρήστες δεν σκόπευαν ποτέ να εκστομίσουν, λέει η Erin Kunz: «Θέλαμε να διερευνήσουμε αυτό το θέμα διεξοδικά»

Προστασία με κωδικό πρόσβασης;
Έτσι, η ομάδα δοκίμασε δύο στρατηγικές για να προστατεύσει το απόρρητο των χρηστών του BCI.

Αρχικά, προγραμμάτισαν τη συσκευή να αγνοεί τα εσωτερικά σήματα ομιλίας. Αυτό λειτούργησε, αλλά μείωσε την ταχύτητα και την ευκολία που σχετίζονται με την αποκωδικοποίηση της εσωτερικής ομιλίας.

Έτσι, η Kunz ανέφερε ότι η ομάδα δανείστηκε την προσέγγιση που χρησιμοποιείται από εικονικούς βοηθούς όπως η Alexa και η Siri, οι οποίοι αντιδρούν μόνο όταν ακούν μια συγκεκριμένη φράση.

«Επιλέξαμε τον κωδικό Chitty Chitty Bang Bang, επειδή δεν εμφανίζεται πολύ συχνά σε συζητήσεις και είναι εύκολα αναγνωρίσιμο», λέει ο Kunz.

Αυτό επέτρεψε στους συμμετέχοντες να ελέγχουν πότε μπορούσε να αποκωδικοποιηθεί η εσωτερική τους ομιλία.

Οι δικλείδες ασφαλείας που δοκιμάστηκαν στη μελέτη «υποθέτουν ότι μπορούμε να ελέγξουμε τη σκέψη μας με τρόπους που μπορεί να μην ταιριάζουν στην πραγματικότητα με τον τρόπο που λειτουργεί το μυαλό μας», λέει ο Farahany.

Για παράδειγμα, λέει ο Farahany, οι συμμετέχοντες στη μελέτη δεν μπόρεσαν να εμποδίσουν τη διεπαφή να αποκωδικοποιήσει τους αριθμούς που σκέφτονταν, παρόλο που δεν σκόπευαν να τους κοινοποιήσουν.

Αυτό δείχνει ότι «τα όρια μεταξύ δημόσιας και ιδιωτικής σκέψης μπορεί να είναι πιο θολά από ό,τι υποθέτουμε», λέει ο Farahany.

(photo: pixabay)