Mozkové implantáty, které čtou myšlenky a vracejí pohyb paralyzovaným

Tento článek se zabývá fascinujícími pokroky v oblasti rozhraní mozek-počítač, které pomáhají lidem s paralýzou se znovu pohybovat, mluvit a dokonce i myslet soukromě.

Příběh Jamese Johnsona: Od neštěstí k ovládání myšlenkami

James Johnson, muž, který si v březnu 2017 zlomil krk při nehodě na motokáře, zůstal téměř úplně paralyzovaný pod rameny. Předtím se léta staral o lidi s podobnými postiženími, takže věděl, co ho čeká – hlubokou depresi a pocit bezmoci. Jeho rehabilitační tým ho však spojil s vědci z Kalifornského technologického institutu v Pasadeně, kteří ho pozvali do klinické studie rozhraní mozek-počítač (RMP). To znamenalo neurochirurgický zákrok, při kterém mu implantovali dvě mřížky elektrod do kortexu mozku. Tyto elektrody zachycují signály z neuronů, které algoritmy dekódují na myšlenky a záměry.

Johnsonův implantát byl vložen v listopadu 2018. Poprvé, když ho použil, pohyboval kurzorem na obrazovce počítače pouze myšlenkami. Popsal to jako scénu z filmu Matrix – připojili ho k počítači a najednou mohl ovládat kurzor jen tím, že si představoval pohyb. Od té doby s ním ovládal robotickou ruku, upravoval obrázky v programu Photoshop, hrál střílečky a dokonce řídil simulované auto ve virtuálním prostředí, kde měnil rychlost, řídil a reagoval na překážky. "Vždycky jsem ohromený tím, co dokážeme," řekl Johnson, "a je to fakt úžasné."

Tento případ je jedním z přibližně 35 lidí, kteří mají dlouhodobě implantované RMP. Většina těchto implantátů pochází od společnosti Blackrock Neurotech v Salt Lake City v Utahu, ale zájem o tuto oblast roste. V roce 2016 založil podnikatel Elon Musk firmu Neuralink v San Franciscu, která získala 363 milionů dolarů (přibližně 8,4 miliardy Kč) na propojení lidí s počítači.

Od prvních pokusů k pokročilým dovednostem

První dlouhodobý implantát RMP dostal v červnu 2004 muž, který byl paralyzovaný po bodnutí. Elektrody mu vložili do motorického kortexu, oblasti mozku zodpovědné za pohyb. Studie z roku 2006, kterou vedl Leigh Hochberg, neurolog z Brownovy univerzity v Providence a Massachusetts General Hospital v Bostonu, ukázala, jak tento muž ovládal kurzor na obrazovce, televizi a robotické ruce jen myšlenkami. Bylo to pomalé a nepřesné, ale prokázalo, že je možné zachytit signály z kortexu a použít je k ovládání zařízení.

Dnes jsou RMP mnohem sofistikovanější díky strojovému učení, které dekóduje neurální aktivitu bez nutnosti chápat každý signál detailně. Algoritmy mapují vzory aktivity na záměry uživatele. V roce 2021 tým Roberta Gaunta a Jennifer Collingerové z University of Pittsburgh v Pensylvánii implantoval elektrody do somatosensorického kortexu, kde se zpracovává dotek. To umožnilo paralyzovanému člověku cítit tlak přes robotickou ruku s tlakovými senzory – doba, za kterou zvedl předmět, se zkrátila z 20 na 10 sekund.

Richard Andersen z Kalifornského technologického institutu zkoumá zadní parietální kortex, který plánuje pohyby na vyšší úrovni, jako "chci se napít". Jeho kolega Tyson Aflalo popsal, jak to urychluje dekódování záměrů. Johnson díky tomu řídí simulátor auta a jiný účastník hraje na virtuální piano.

Od psaní myšlenkami k chráněné vnitřní řeči

Pro lidi, kteří ztratili schopnost mluvit, jsou RMP klíčem ke komunikaci. Edward Chang, neurochirurg z University of California v San Franciscu, vyvinul systém, který dekóduje fonémy – základní zvuky řeči – z dorsálního laryngeálního kortexu. V roce 2021 umožnil člověku po mrtvici komunikovat 15 slovy za minutu z předem vybraného slovníku 50 slov.

Krishna Shenoy a Frank Willett ze Stanfordovy univerzity dosáhli v roce 2021 rychlosti 90 znaků za minutu tím, že účastník Dennis Degray představoval psaní rukou. Systém rozlišoval písmena s 95% přesností, která se autokorekcí zvedla na 99%. Degray, paralyzovaný od krku dolů, popsal to jako učení plavat – nejdřív chaotické, pak přirozené.

Ujwal Chaudhary z University of Tübingen v Německu v roce 2022 obnovil komunikaci muži s amyotrofickou laterální sklerózou (ALS), který ztratil i pohyby očí. Použil zvuky napodobující neurální aktivitu – vyšší tón pro "ano", nižší pro "ne" – což umožnilo vybírat písmena přibližně jedno za minutu.

Nejnovější pokrok přináší Erin Kunz ze Stanfordovy univerzity. Její tým v roce 2025 vyvinul RMP, které dekóduje vnitřní řeč – tichý dialog v hlavě – s přesností až 74 % u předem určených vět. Zařízení funguje jen tehdy, když uživatel myslí na specifické heslo, což chrání soukromí. Signály pocházejí z motorického kortexu čtyř účastníků s problémy s řečí kvůli mrtvici nebo ALS. Sarah Wandelt z Feinstein Institutes for Medical Research v New Yorku chválila tento krok jako technicky působivý a důležitý pro ochranu soukromí.

Neuralink a budoucnost: Bezdrátové implantáty a nové aplikace

Neuralink, založený Elonem Muskem, přináší revoluční pokroky. Jeho zařízení Link je kompaktní, bezdrátové a implantované do lebky s 64 tenkými vlákny obsahujícími 1024 elektrod. První veřejný pacient Noland Arbaugh, s poraněním míchy, ovládal počítač myšlenkami, hrál šachy a obnovil samostatnost. Implantace probíhá robotickou chirurgií pro přesné umístění v kortexu.

Link se nabíjí bezdrátově, zaznamenává aktivitu nonstop i ve spánku a přenáší data přes Bluetooth. Neuralink rozvíjí i Blindsight pro obnovení zraku. Tyto inovace otevírají dveře k léčbě širšího spektra onemocnění, jako ALS nebo psychiatrické poruchy. Tyto technologie nejsou jen sci-fi – jsou reálnou nadějí pro tisíce lidí. S dalšími studiemi se stanou dostupnějšími a bezpečnějšími, ale klíčem zůstává ochrana uživatelů.

Zdroj: www.nature.com