Hva er noen hjerner-datamaskin-grensesnitt (BCI)?

Hjernedatamaskin-grensesnitt (BCIs) med en lengre historie innen science fiction (siden 1950-tallet) og i forskning og dyremodeller (siden 1970-tallet) enn praktiske implantater for mennesker (1990-tallet). Et hjerne-datamaskingrensesnitt knytter en menneskelig hjerne direkte til en datamaskin, der nevrale signaler tolkes og brukes til å utføre oppgaver som å manipulere en mus. På denne måten kan en lammet pasient surfe på nettet eller til og med bevege en protesearm med sinnet alene.

Friske mennesker kan til og med bruke ikke-invasive grensesnitt mellom hjernen og datamaskiner som en annen type datamaskininngangsenhet, som en mus eller et tastatur, selv om denne teknologien ennå ikke er kommersialisert. Hjerner-datamaskin-grensesnitt kan også sende informasjon tilbake til hjernen, for eksempel ved hjelp av elektroder for å stimulere den visuelle cortex til å "se" en scene tatt av et eksternt videokamera, slik at blinde pasienter kan se synet igjen, om enn langt fra perfekt.

Flere teknologier har blitt brukt for å få grunnleggende signaler ut av hjernen og inn i en datamaskin. Disse er delt inn i invasive BCI-er, der elektroder blir implantert i hjernens grå substans; delvis invasive BCI-er, implantert inne i skallen, men bare hviler på toppen av hjernen; og ikke-invasive BCI-er, som involverer plastenheter som glir over hodet som en dusjhette. Generelt, jo mer inntrengende BCI, jo mer arrvev, mulige komplikasjoner og utgifter, men jo større oppløsning på input og output.

Fra og med implantater i rotter på begynnelsen av 90-tallet, ble hjerneimplantater utviklet som muliggjorde kontroll av eksterne manipulatorer eller markører. Aper var neste for å få implantatene, og arten fortsetter å være målet for den mest sofistikerte BCI-forskningen i dag. Den store milepælen for mennesker kom i 1998, da en pasient ved navn Johnny Ray, som fikk "innesperret syndrom" på grunn av et hjerneslag som påvirket hjernestammen, fikk et implantat, og etter flere ukers trening, kunne bruke det til å manipulere en markør og stave ord. Dette var en transformativ opplevelse for pasienten: uten implantatet ville han forbli fullstendig ute av stand til å kontakte omverdenen, bare i stand til å stille observasjoner og refleksjoner inntil døden. BCI åpnet en kommunikasjonskanal og forbedret umåtelig pasientens livskvalitet.

I 2002 ble Jens Naumann, en mann som ble blind i voksen alder, den første av 16 betalende pasienter for å motta et synsimplantat fra William Dobelle, en pioner på området. På dette tidspunktet gjorde miniatyriseringen av datamaskiner og kvalitetskameraer det mulig å installere implantatet uten å nødvendiggjøre en tilkobling til en stor stordamme, som det hadde vært nødvendig for tidligere forsøk i denne retningen. Implantatet tilbød bare svart-hvitt syn med en relativt langsom rammehastighet, men det var nok til å la pasienten sakte kjøre bil rundt forskningsinstituttets parkeringsplass. Dette var den første ekte kommersialiseringen av grensesnitt mellom hjernen og datamaskiner.

I 2005 ble den tetraplegiske Matt Nagle den første personen som kontrollerte en protesearm ved hjelp av et hjerneimplantat, utviklet av selskapet Cyberkinetics Neurotechnology under produktnavnet BrainGate. Cyberkinetics Neurotechnology søker fortsatt å være det første selskapet som bringer BCI-er til publikum på en stor måte.