Förlamad tänkte handskrift – skrev rekordsnabbt

Amerikanska forskare visar att det går att översätta aktivitetsmönster hos nervceller i hjärnan till text på en dataskärm. På detta sätt kan en helt förlamad person ”tanke-skriva” i en takt av rekordsnabba 90 tecken i minuten, skriver forskarna i Nature.

– Det är mer än dubbelt så snabbt som det tar att tänka sig att med armen och handen föra en markör över ett tangentbord på skärmen och klicka på bokstäver. Det innebär att det går att skriva och svara på frågor i realtid, säger studiens försteförfattare Frank Willett, hjärnforskare vid Howard Hughes Medical Institute vid Stanford University, USA.

Personen, som här kallas T5, blev 2007 förlamad från nacken och ner efter en skada. År 2016 fick han två implantat insatta en millimeter in i hjärnans motorbark. De två chipen är fyra gånger fyra millimeter stora och rymmer vardera 100 elektroder. Dessa läser av nervcellsignaler från de områden som normalt styr handrörelser.

I en första studie fick T5 och två andra deltagare tänka sig att med armen och handen flytta en markör över ett tangentbord som syntes på skärmen. När bokstav för bokstav markerades byggdes ord och meningar. T5 var skickligast av deltagarna och skrev då 40 tecken per minut, ett resultat som beskrevs i en artikel i eLife år 2017.

Men hur skulle det gå att snabba upp takten? Frank Willett fick idén att prova om det ur hjärnan kunde gå att fånga upp tänkta handrörelser. Resultatet förbluffade forskarna.

– Vi frågade T5 om han ville prova och direkt fick vi utslag på skärmen. Det var så coolt att han trots tio års förlamning hade kvar förmågan att tänka sig att utföra dessa rörelser med så tydliga handrörelser att de olika bokstäverna går att skilja åt, säger Frank Willet.

Forskarna valde att använda ett alfabet med 26 gemena bokstäver och fem tecken. När T5 tänkte sig att skriva de olika tecknen, fick artificiell intelligens öva på att tolka nervcellernas aktivitet för att kunna koppla rätt serie av signaler till rätt bokstav.

– En viss serie elektriska nervimpulser betyder ”a”, medan ett annat aktiveringsmönster står för ”b”, exemplifierar Frank Willett.

När T5 sedan fick kopiera befintliga meningar skedde detta alltså med den svindlande hastigheten av 90 tecken per minut. Forskarna skriver att det är ”jämförbart med vad en person i hans ålder knappar på en smartphone (runt 120 tecken)”.

– Att det går så pass mycket snabbare än den andra metoden tror vi har att göra med att de handskrivna tecknen är mer tydliga och lättare att tolka, medan de tänkta rörelserna när man flyttar en markör är rätt lika, säger Frank Willett.

Handskrift är en central, mänsklig förmåga – hur kommer det sig att forskare först nu undersöker möjligheten att tyda de hjärnmönster som tänkt handskrift ger? Frank Willett tror att det är just det mänskliga som ligger bakom.

– Utvecklingen av metodiken av att läsa av hjärncellers aktivitet började med apor, säger han.

Exempelvis fick makaker lära sig att styra en robotarm för att ta frukt, eller att flytta en markör på en skärm.

– Här var det inte möjligt att använda unikt mänskliga förmågor, som att skriva, vilket kan ligga bakom att det är först nu vi har testat detta, säger han.

Frank Willet betonar att studiens styrka är att den visar att själva principen fungerar, och metoden kommer nu att undersökas vidare. Vad gäller personen T5 har han talet kvar och kan kommunicera på så vis.

– Det är inte för honom som detta arbete har betydelse, även om hans hjälp har varit ovärderligt för oss. Men framåt kan förhoppningsvis metoden i en förfinad form komma att hjälpa andra. Exempelvis den som är drabbad av sjukdomen ALS då musklerna förtvinar, eller av ”locked in syndrom”, när man är medveten, men bara kan röra exempelvis ett ögonlock, säger Frank Willett. 

Frank Willett och hans kolleger har lämnat in en patentansökan för metoden. 

Filmen ovan visar en jämförelse mellan de två metoderna.

När studiedeltagaren svarar på frågor går det lite långsammare.