Czy ultradźwiękowy interfejs mózg-komputer działa tylko w jedną stronę? Wyjaśniamy mity i fakty

Mówiąc prościej, technologia ultrasonograficzna ma swoje odpowiedniki „klawiatury” i „ekranu”. Klawiaturą jest przezczaszkowa stymulacja ultradźwiękowa (TUS/tFUS), która z milimetrową precyzją może pobudzać lub hamować neurony, nawet te położone głęboko, pod korą mózgową. To rozwiązanie problemu, z którym borykały się wcześniejsze metody elektromagnetyczne, jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS), mająca ograniczoną rozdzielczość . Z kolei „ekranem” jest funkcjonalne obrazowanie ultradźwiękowe, które śledzi lokalne zmiany w objętości krwi mózgowej, będące bezpośrednim skutkiem aktywności neuronów. W ten sposób można „zobaczyć”, które obszary mózgu właśnie pracują .

Czy to już jest prawdziwa dwukierunkowa komunikacja?

I tutaj dochodzimy do sedna sprawy. Rozróżnienie między „posiadaniem technicznych możliwości” a „dojrzałym, dwukierunkowym interfejsem” jest kluczowe. Posiadanie zarówno metody odczytu, jak i zapisu to dopiero punkt wyjścia. Pełnoprawny, dwukierunkowy BCI w czasie rzeczywistym to system, który płynnie łączy te dwie funkcje w zamkniętej pętli – odczytuje intencje użytkownika i na ich podstawie moduluje aktywność mózgu, by np. wzmocnić sygnał lub skorygować nieprawidłowe wzorce .

I właśnie tutaj nauka wciąż raczkuje. Owszem, eksperymentalne systemy łączące EEG z ultradźwiękami w pętli sprzężenia zwrotnego już istnieją i są testowane, np. w celu poprawy skuteczności tradycyjnych BCI opartych na wyobraźni ruchowej . W 2024 roku głośnym echem odbiło się badanie, w którym po raz pierwszy zintegrowano stymulację ultradźwiękową z algorytmami uczenia maszynowego, by zarówno kodować, jak i dekodować fale mózgowe u 25 ochotników, tworząc funkcjonalny dwukierunkowy BCI . To imponujący krok naprzód, ale wciąż badania laboratoryjne, dalekie od gotowego produktu, który można by założyć jak opaskę na głowę.

Podsumowując

• Twierdzenie, że ultradźwięki służą tylko do „wpychania” sygnału do mózgu, jest fałszywe. Mają one udowodniony potencjał zarówno do neurostymulacji (zapisu), jak i neuroobrazowania (odczytu) .
• Twierdzenie, że istniejące nieinwazyjne BCI są w pełni dojrzałymi, dwukierunkowymi systemami, jest również nieprawdziwe. Większość obecnych zastosowań jest jednokierunkowa (albo tylko odczyt, jak w przypadku EEG do sterowania kursorem, albo tylko zapis, jak w terapiach stymulacyjnych). Prawdziwie zintegrowane, wydajne i stabilne interfejsy dwukierunkowe są obiecującym, ale wciąż weryfikowanym konceptem .

Innymi słowy, fundamenty pod dwukierunkową komunikację mózg-komputer za pomocą ultradźwięków są już położone. Pozostaje teraz najtrudniejsze: zbudowanie na nich stabilnego, szybkiego i bezpiecznego domu, w którym człowiek i maszyna będą mogli prowadzić płynny dialog.