Matt Nagle ishte 21 vjeç dhe një lojtar premtues i futbollit amerikan, kur më 3 korrik 2001 ndërhyri në një sherr për të mbrojtur një mik. Një goditje me thikë në qafë i preu plotësisht palcën kurrizore, ose rrugën nervore që lidh trurin me pjesën tjetër të trupit. Ylli në ngjitje i futbollit mbeti i paralizuar nga qafa e poshtë.
Tre vjet më vonë, në Massachusetts General Hospital të Bostonit, një ekip neurokirurgësh i hapi kafkën dhe i futi në korteksin motorik 96 mikroelektroda silikoni, të vendosura mbi një çip 4×4 milimetra. Disa javë më vonë, në laborator, pajisja u lidh me një kompjuter që analizonte sinjalet që vinin nga truri. Për rreth një vit, gjatë 57 seancave eksperimentale, Matt arriti të përdorte vetëm me fuqinë e mendjes një kompjuter, përmes të cilit mund të lexonte e-mail-et, të komandonte një krah robotik dhe të ndryshonte kanalet e televizorit. Eksperimenti kishte dalë me sukses dhe, për arsye sigurie, pajisja u hoq.
Rezultatet provuan se është e mundur të regjistrohen sinjalet nga korteksi motorik i një personi që nuk mund të lëvizë më, dhe t’i mundësohet atij të kontrollojë një pajisje të jashtme.
Nga truri te kompjuteri
Publikuar në revistën Nature në vitin 2006, studimi bënte pjesë në projektin shkencor BrainGate, që vazhdon ende sot nën drejtimin e John P. Donoghue, neuroshkencëtar në Brown University të Rhode Island (SHBA).
Rezultatet e arritura me Matt konsiderohen ende një gur themeli në historinë e ndërfaqeve tru-kompjuter, pajisje të zhvilluara fillimisht për t’u dhënë pavarësi personave të paralizuar, por që mund të rikthejnë edhe funksione të tjera të humbura për shkak të dëmtimeve ose sëmundjeve nervore.
“Ndërfaqet tru-kompjuter kapin sinjalet e trurit, i analizojnë dhe i përkthejnë në komanda që mund të përdoren për të kontrolluar një pajisje të jashtme, në përputhje me aktivitetin nervor të regjistruar”, shpjegon Silvestro Micera, profesor i bioelektronikës në Scuola Superiore Sant’Anna dhe i neuroinxhinierisë translacionale në Politeknikun e Lozanës.
Nuk ka kufi për llojin e pajisjeve që mund të kontrollohen në këtë mënyrë, sepse në thelb, siç sqaron Pietro Mortini, drejtor i Neurokirurgjisë në San Raffaele të Milanos, “bëhet fjalë për të bërë që truri, i cili funksionon përmes impulseve elektrike, të komunikojë me pajisje që përdorin të njëjtin lloj sinjali.”
Kështu, përveç kompjuterëve dhe krahëve robotikë, pacientët kanë arritur të kontrollojnë sintezues zanorë, proteza, madje edhe stimulatorë që, të implantuar në palcën kurrizore ose në muskuj, u kanë mundësuar të lëvizin gjymtyrët e paralizuara.
Dekodifikimi i sinjaleve nervore
Elementët kyç të çdo ndërfaqeje tru-kompjuter janë sensorët, që mbledhin sinjalet cerebrale, dhe algoritmet, dhe më pas i deshifrojnë dhe i kthejnë në veprime, shpesh duke përdorur inteligjencën artificiale.
Metoda e parë për regjistrimin e aktivitetit elektrik të trurit ishte elektroencefalogrami (EEG), i shpikur një shekull më parë nga psikiatri gjerman Hans Berger. Kjo teknikë u përdor për eksperimente që në vitet ’60 e ’70, fillimisht te majmunët dhe më pas te pacientët që arritën të kontrollonin karriget me rrota me mendje.
“Në disa raste, EEG mund të jetë ende i dobishëm, sepse është më pak invaziv dhe më i lehtë për t’u përdorur”, thotë Micera.
“Por sinjalet që ofron janë më të dobëta dhe më pak precize se ato që merren nga elektrodët e vendosur drejtpërdrejt në tru, përmes operacioneve me kranium të hapur.”
Këta sensorë mund të jenë pllakëza silikoni të vendosura mbi korteks (teknika e elektrokortikografisë) ose mikroelektroda shumë të holla që futen në indin nervor për të kapur aktivitetin e neuroneve, siç bën Neuralink, kompania e Elon Musk.
Në vitin e kaluar, në JAMA Neurology, studiuesit e Universitetit të Melburnit, të financuar nga kompania Synchron, prezantuan stentroden, një “manikë” latex 4 cm të gjatë, me 16 elektroda platini. E futur përmes venës jugulare, ajo arrin pranë korteksit motorik dhe regjistron sinjalet elektrike të neuroneve, duke i transmetuar pa kabllo tek një kontrollues i jashtëm. Pajisja rezultoi e sigurt dhe u mundësoi 4 pacientëve me paralizë të përdornin kompjuterin në shtëpi për 12 muaj.
“Prania e kompanive si Neuralink dhe Synchron, së bashku me investimet në rritje, tregon se ndërfaqet tru-kompjuter janë tashmë një teknologji e pjekur, gati për hyrje në treg”, komenton Micera.
Fitimi i lëvizjes
Një drejtim tjetër kërkimi po zhvillon sisteme që stimulojnë muskujt ose palcën kurrizore për të rikthyer lëvizjen te pacientët me paralizë. Në vitet 2016–2017, dy studime në Nature dhe The Lancet treguan për herë të parë që kjo është e mundur:
Në SHBA, studiuesit i implantuan Ian Burkhartit, një 24-vjeçari të paralizuar, një çip me 100 elektroda në korteksin motorik dhe një stimulues muskulor me 130 elektroda në krah. Pas 18 muajsh stërvitjeje, ai arriti të lëvizte dorën. Në një tjetër rast, një burrë 53-vjeçar tetraplegjik, me dy sete elektrodash në tru dhe 36 në krah, arriti pas disa muajsh të lëvizte dhe të shërbente vetë një kafe.
Përtej karriges me rrota
Që nga viti 2016, ekipi i Jocelyne Bloch dhe Grégoire Courtine në Lozanë, në bashkëpunim me Silvestro Micera, ka zhvilluar një stimulator të palcës kurrizore me 16 elektroda që aktivizon zonën e dëmtuar.
Në Nature Medicine (2022), pajisja, e kontrolluar përmes një tableti, i lejoi pacientët të ecin me ndihmën e një deambuluesi, madje të pedalojnë, notojnë apo rremojnë.
Në një fazë të mëvonshme, pajisja u lidh me një ndërfaqe tru-kompjuter me 64 elektroda në sipërfaqen e korteksit. Përmes komunikimit pa kabllo me një kompjuter të vogël që mbahej në shpinë, 40-vjeçari Gert-Jan Oskam, tetraplegjik pas një aksidenti, arriti të ecë sërish në mënyrë natyrale.
Në Itali, San Raffaele në Milano është i pari që ka nisur të implantojë këtë pajisje. “Deri tani kemi operuar 7 pacientë, të gjithë më parë në karrige me rrota”, tregon Pietro Mortini. “Tani ecin me deambulues dhe përmirësohen çdo ditë. Presim progres deri në një vit e gjysmë pas operacionit.”
T’u rikthesh zërin atyre që nuk flasin më
Së fundmi, kërkimet po shtrihen edhe tek rikthimi i të folurit te personat që kanë humbur aftësinë për të komunikuar. Elektrodët vendosen në zonat e trurit që kontrollojnë organet e artikulimit, buzët, gjuhën, faringun, dhe sinjalet përdoren për të komanduar sintezues zanorë ose për të shkruar tekst.
Në Nature (2023), ekipi i Edward Chang në Universitetin e Kalifornisë, San Francisco, arriti të rikrijojë zërin e Ann, një gruaje 47-vjeçare që kishte humbur aftësinë për të folur prej 17 vitesh pas një goditjeje në tru. Sinjalet e saj cerebrale u deshifruan me deep learning, duke animuar një avatar që fliste me zërin e saj origjinal, të rikonstruktuar nga videot e dasmës.
Në Universitetin e Stanfordit, Frank Willett dhe Krishna Shenoy arritën të përkthejnë sinjalet nervore të një pacienti me sklerozë laterale amiotrofike në tekst të shkruar.
Shpejtësia e “shkrimit me mendje” tashmë afrohet me ritmin e të folurit normal, dhe falë algoritmeve të korrigjimit automatik, të ngjashme me ato të celularëve, niveli i saktësisë ka arritur nën 5% gabime, sipas një studimi të New England Journal of Medicine (2024). / bota.al
