ਕੇਸੀ ਹੈਰਲ: ਸਪੀਚ-ਡੀਕੋਡਿੰਗ ਬ੍ਰੇਨ ਇੰਪਲਾਂਟਸ ਦੇ ਪਹਿਲੇ ਪਾਵਰ ਯੂਜ਼ਰ

ਮਨੁੱਖੀ ਗਿਆਨ (cognition) ਅਤੇ ਡਿਜੀਟਲ ਇੰਟਰਫੇਸਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੀਆਂ ਸੀਮਾਵਾਂ ਧੁੰਦਲੀਆਂ ਹੋ ਰਹੀਆਂ ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਕੇਸੀ ਹੈਰਲ ਦੀ ਕ੍ਰਾਂਤੀਕਾਰੀ ਪ੍ਰਗਤੀ ਤੋਂ ਸਾਬਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਐਮੀਓਟ੍ਰੋਫਿਕ ਲੈਟਰਲ ਸਕਲੇਰੋਸਿਸ (ALS) ਨਾਲ ਜੀ ਰਹੇ ਇੱਕ ਮਰੀਜ਼, ਹੈਰਲ ਇੱਕ ਸਪੀਚ-ਅਧਾਰਤ ਬ੍ਰੇਨ-ਕੰਪਿਊਟਰ ਇੰਟਰਫੇਸ (BCI) ਦੇ ਪਹਿਲੇ "ਪਾਵਰ ਯੂਜ਼ਰ" ਬਣ ਗਏ ਹਨ, ਜੋ ਇਹ ਸਾਬਤ ਕਰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਨਿਊਰਲ ਇੰਪਲਾਂਟਸ ਕਲੀਨਿਕਲ ਟ੍ਰਾਇਲਜ਼ ਤੋਂ ਅੱਗੇ ਵਧ ਕੇ ਅਰਥਪੂਰਨ, ਰੋਜ਼ਾਨਾ ਦੀ ਸੁਤੰਤਰਤਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।

ਨਿਊਰਲ ਗਤੀਵਿਧੀ ਤੋਂ ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਵਾਲੀ ਸਪੀਚ ਤੱਕ

ਹੈਰਲ ਦੇ ਸੰਚਾਰ ਦੇ ਪਿੱਛੇ ਦੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਪੀਚ ਮੋਟਰ ਕੋਰਟੈਕਸ ਵਿੱਚ ਲਗਾਏ ਗਏ ਹਾਈ-ਡੈਂਸਿਟੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਐਰੇਅਜ਼ (electrode arrays) 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਆਫ ਕੈਲੀਫੋਰਨੀਆ, ਡੇਵਿਸ ਵਿਖੇ ਐਸੋਸੀਏਟ ਪ੍ਰੋਫੈਸਰ ਡੇਵਿਡ ਬ੍ਰੈਂਡਮੈਨ ਦੀ ਅਗਵਾਈ ਹੇਠ ਇੱਕ ਸਰਜੀਕਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ, ਚਾਰ ਐਰੇਅਜ਼—ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਹਰੇਕ ਵਿੱਚ 64 ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਸਨ—ਹੈਰਲ ਦੇ ਦਿਮਾਗ ਵਿੱਚ ਜੜ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਸਨ। ਇਹ ਐਰੇਅਜ਼ ਖੋਪੜੀ 'ਤੇ "ਪੈਡਸਟਲਜ਼" (pedestals) ਰਾਹੀਂ ਇੱਕ ਕੰਪਿਊਟਰ ਸਿਸਟਮ ਨਾਲ ਜੁੜੇ ਹੋਏ ਹਨ ਜੋ ਨਿਊਰਲ ਸਿਗਨਲਾਂ ਨੂੰ ਡੀਕੋਡ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਡੀਕੋਡਿੰਗ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਇੱਕ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਪਾਈਪਲਾਈਨ ਹੈ: ਸਿਸਟਮ ਪਹਿਲਾਂ ਨਿਊਰਲ ਗਤੀਵਿਧੀ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ 39 ਫੋਨੀਮਜ਼ (phonemes) ਨਾਲ ਮੈਪ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਅਮਰੀਕਨ ਅੰਗਰੇਜ਼ੀ ਭਾਸ਼ਾ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ, ਫਿਰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਫੋਨੀਮਜ਼ ਨੂੰ ਸ਼ਬਦਾਂ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦਾ ਹੈ। ਨਤੀਜੇ ਹੈਰਾਨ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਰਹੇ ਹਨ। ਜਦੋਂ ਕਿ ਹੈਰਲ ਨੇ 50 ਸ਼ਬਦਾਂ ਦੀ ਸ਼ਬਦਾਵਲੀ ਅਤੇ 99.6% ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਨਾਲ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਕੀਤੀ ਸੀ, ਸਿਸਟਮ ਹੁਣ 97.5% ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਦੇ ਨਾਲ 1,25,000 ਸ਼ਬਦਾਂ ਦੀ ਵਿਸ਼ਾਲ ਸ਼ਬਦਾਵਲੀ ਤੱਕ ਫੈਲ ਗਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਹਾਲ ਹੀ ਵਿੱਚ ਹੋਰ ਵਧ ਕੇ ਲਗਭਗ 99% ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਗਿਆ ਹੈ।

ਅਸਲ ਸੁਤੰਤਰਤਾ ਅਤੇ "ਪਾਵਰ ਯੂਜ਼ਰ" ਸਥਿਤੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ

ਹੈਰਲ ਨੂੰ ਪਿਛਲੇ BCI ਭਾਗੀਦਾਰਾਂ ਤੋਂ ਜੋ ਚੀਜ਼ ਵੱਖਰਾ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਉਹ ਹੈ ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦੇ ਡੇਟਾ (longitudinal data) ਦੀ ਭਰਪੂਰ ਮਾਤਰਾ। Nature Medicine ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਇੱਕ ਅਧਿਐਨ ਅਨੁਸਾਰ, ਹੈਰਲ ਨੇ ਇੰਪਲਾਂਟੇਸ਼ਨ ਦੇ ਪਹਿਲੇ 22.6 ਮਹੀਨਿਆਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਘਰ ਵਿੱਚ 3,800 ਘੰਟੇ ਤੋਂ ਵੱਧ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ—ਉਹ ਵੀ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਦੀ ਸਿੱਧੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ।

ਕੰਟਰੋਲਡ ਲੈਬ ਸੈਟਿੰਗ ਤੋਂ "ਘਰ ਵਿੱਚ ਵਰਤੋਂ" ਵਾਲੇ ਮਾਡਲ ਵੱਲ ਇਹ ਪਰਿਵਰਤਨ BCI ਉਦਯੋਗ ਲਈ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਮੀਲ ਪੱਥਰ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਕਿ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਪੜਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਡਿਵਾਈਸ ਨੂੰ ਮੈਨੂਅਲੀ ਜੋੜਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਸੀ, UC Davis ਦੀ ਟੀਮ ਨੇ ਹਾਰਡਵੇਅਰ ਇੰਟਰਫੇਸ ਦੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਹਿੱਸਿਆਂ ਨੂੰ ਆਟੋਮੇਟ ਕਰ ਦਿੱਤਾ ਹੈ। ਅੱਜ, Harrell ਨੂੰ ਇੱਕ ਦੇਖਭਾਲ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਦੁਆਰਾ "ਪਲੱਗਇਨ" ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਉਹ ਤੁਰੰਤ ਜਟਿਲ ਡਿਜੀਟਲ ਕੰਮ ਕਰਨਾ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ:

• ਵੈੱਬ ਸਰਫ ਕਰਨਾ ਅਤੇ ਈਮੇਲ ਭੇਜਣਾ।
• ਪਰਸਨਲ ਕੰਪਿਊਟਰ ਨੂੰ ਚਲਾਉਣ ਲਈ ਕਰਸਰ ਨੂੰ ਕੰਟਰੋਲ ਕਰਨਾ।
• ਇੱਕ ਵਾਤਾਵਰਣ ਕਾਰਕਤਾ ਵਜੋਂ ਆਪਣੀਆਂ ਪੇਸ਼ੇਵਰ ਜ਼ਿੰਮੇਵਾਰੀਆਂ ਨਿਭਾਉਣਾ।
• ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਾਫਟਵੇਅਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨਾ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਟੈਕਸਟ ਨੂੰ ਆਪਣੇ ਆਪ ਡਿਲੀਟ ਕਰਨ ਲਈ "privacy mode" ਅਤੇ ਪਰਿਵਾਰਕ ਗੱਲਬਾਤ ਲਈ "profanity filters"।

ਨਿਊਰੋਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਭਵਿੱਖ ਲਈ ਇਹ ਕਿਉਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ

Harrell ਦੀ ਸਫਲਤਾ ਇੰਪਲਾਂਟੇਬਲ ਨਿਊਰੋਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਦੀਆਂ ਸਭ ਤੋਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਰੁਕਾਵਟਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਦਾ ਹੱਲ ਕਰਦੀ ਹੈ: ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦੀ ਟਿਕਾਊਤਾ। ਇਸ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਆਮ ਚਿੰਤਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਸਕਾਰ ਟਿਸ਼ੂ (scar tissue) ਦਾ ਬਣਨਾ ਹੈ, ਜੋ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਸਿਗਨਲ ਦੀ ਗੁਣਵੱਤਾ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਲਗਭਗ ਤਿੰਨ ਸਾਲਾਂ ਤੱਕ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲਾ ਸੰਚਾਰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਦੀ Harrell ਦੀ ਯੋਗਤਾ ਇਹ ਸੰਕੇਤ ਦਿੰਦੀ ਹੈ ਕਿ ਸਥਿਰ, ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦਾ ਇੱਕੀਕਰਨ ਸੰਭਵ ਹੈ।

ਵਿਆਪਕ AI ਅਤੇ med-tech ਖੇਤਰ ਲਈ, ਇਹ "proof of concept" ਤੋਂ "functional utility" ਵੱਲ ਇੱਕ ਬਦਲਾਅ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਐਲਗੋਰਿਦਮ ਜਟਿਲ ਨਿਊਰਲ ਪੈਟਰਨਾਂ ਨੂੰ ਡੀਕੋਡ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਵਧੇਰੇ ਕੁਸ਼ਲ ਹੁੰਦੇ ਜਾ ਰਹੇ ਹਨ, ਟੀਚਾ ਅਜਿਹੇ ਯੰਤਰਾਂ ਵੱਲ ਵਧਣਾ ਹੈ ਜੋ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਡਾਕਟਰੀ ਲੋੜਾਂ ਹਨ, ਸਗੋਂ ਮਨੁੱਖੀ ਇਰਾਦੇ ਦਾ ਇੱਕ ਨਿਰਵਿਘਨ ਵਿਸਥਾਰ ਹਨ।

ਮੁੱਖ ਨੁਕਤੇ

• ਬੇਮਿਸਾਲ ਪੈਮਾਨਾ: Harrell ਨੇ ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦੀ, ਸੁਤੰਤਰ BCI ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਮਾਮਲਾ ਦਿਖਾਇਆ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਘਰ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਗਈ ਕੁੱਲ ਗਤੀਵਿਧੀ 3,800 ਘੰਟੇ ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੈ।
• ਸ਼ਬਦਾਵਲੀ ਦਾ ਵਿਸ਼ਾਲ ਵਿਸਥਾਰ: ਸਪੀਚ ਡੀਕੋਡਰ 50 ਸ਼ਬਦਾਂ ਦੇ ਸੈੱਟ ਤੋਂ ਵਧ ਕੇ 99% ਤੱਕ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਦੇ ਨਾਲ 1,25,000 ਸ਼ਬਦਾਂ ਦੀ ਲਾਇਬ੍ਰੇਰੀ ਬਣ ਗਿਆ ਹੈ।
• ਕਲੀਨਿਕਲ ਤੋਂ ਖਪਤਕਾਰ ਤੱਕ ਦਾ ਪਰਿਵਰਤਨ: ਆਟੋਮੇਟਿਡ ਕਨੈਕਸ਼ਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਉਪਭੋਗਤਾ ਦੁਆਰਾ ਮੰਗੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਾਫਟਵੇਅਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ privacy modes) ਦਾ ਵਿਕਾਸ ਵਰਤੋਂਯੋਗ, ਅਸਲ-ਦੁਨੀਆ ਦੇ ਨਿਊਰੋਪ੍ਰੋਸਥੈਟਿਕਸ ਵੱਲ ਇੱਕ ਮੋੜ ਹੈ।