Inteligjenca artificiale mund të ndihmojë në kapërcimin e një prej sfidave më të mëdha në rikthimin e shikimit te personat e verbër: bërjen e një implanti në tru që të prodhojë përvoja vizuale të qëndrueshme dhe të besueshme.
Studiuesit nga tri institucione, përfshirë Universitetin e Kalifornisë në Santa Barbara (UCSB), kanë treguar se inteligjenca artificiale mund të përmirësojë saktësinë me të cilën një protezë vizuale eksperimentale stimulon trurin dhe parashikon atë që percepton një person.
Ekipi përdori një sistem të bazuar në mësimin e thellë për të zhvilluar modele stimulimi elektrik për elektroda të vendosura përkohësisht në korteksin vizual, zona në pjesën e pasme të trurit përgjegjëse për përpunimin e informacionit pamor. Duke analizuar reagimet e trurit, kjo teknologji u dha studiuesve kontroll më të madh mbi aktivitetin nervor dhe i ndihmoi të parashikonin më mirë ndjesitë vizuale të prodhuara nga implanti.
Studimi, i publikuar në internet në revistën Neuron, përfaqëson një përparim drejt zhvillimit të protezave vizuale më të avancuara, të cilat ndonjëherë përshkruhen si sy bionikë. Këto pajisje mund të bëhen më efektive në të ardhmen duke mësuar mënyrën se si truri i secilit person reagon ndaj stimulimit, në vend që të mbështeten në parametra të paracaktuar.
“Ndërtimi i një modeli në nivel teorik është një gjë”, tha Michael Beyeler, profesor i asociuar i shkencave kompjuterike dhe i shkencave psikologjike dhe të trurit në Universitetin e Kalifornisë në Santa Barbara. “Ta shohësh atë të ndikojë në një eksperiment me një person është diçka krejt tjetër. Pikërisht kjo aftësi për të kaluar nga teoria te diçka që një ditë mund t’i ndihmojë njerëzit është ajo që motivon një pjesë të madhe të punës në laboratorin tonë.”
Si mund ta anashkalojë shikimi bionik dëmtimin e syve
Për dekada me radhë, shkencëtarët kanë punuar për zhvillimin e teknologjive që mund të rikthejnë një pjesë të shikimit te personat e verbër, megjithëse rezultatet përgjithësisht kanë qenë të kufizuara. Disa pajisje eksperimentale stimulojnë retinën, shtresën e indit në pjesën e pasme të syrit që zbulon dritën. Të tjera përpiqen të aktivizojnë pjesë të sistemit pamor që ndodhen më tej në rrugën që ndjek informacioni vizual drejt trurit.
Protezat vizuale kortikale funksionojnë ndryshe. Në vend që të varen nga sytë ose nervat optikë, ato dërgojnë sinjale elektrike drejtpërdrejt në korteksin vizual. Kjo metodë mund të ofrojë një zgjidhje të mundshme për personat, rrugët pamore të të cilëve janë dëmtuar, por korteksi vizual i të cilëve ende mund t’i përgjigjet stimulimit. Kandidatë të mundshëm janë personat që kanë humbur shikimin për shkak të goditjeve në tru, sëmundjeve neurodegjenerative ose dëmtimeve traumatike të trurit.
Mundësia për të rifituar qoftë edhe një shikim të kufizuar mund të ketë një rëndësi të veçantë për personat që e mbajnë mend se si ishte të shihnin.
Beyeler vuri në dukje rëndësinë për personat “që kanë mundur të shohin për një pjesë të jetës së tyre, por më pas, për shkak të një sëmundjeje të trashëguar të syve ose një aksidenti, kanë humbur shikimin”, duke shtuar: “Për këta njerëz, dëshira për të rifituar një pjesë të shikimit mund të jetë shumë e fortë.”
Gjetjet e reja mbështeten në kërkimet e mëparshme kompjuterike të Beyeler, të cilat u mbështetën nga çmimi Director’s New Innovator Award i vitit 2022, dhënë nga Instituti Kombëtar i Shëndetësisë në SHBA (NIH). Granti prej 2 milionë dollarësh, me kohëzgjatje pesëvjeçare, ka mbështetur përpjekjet e tij për t’i bërë sistemet e shikimit artificial më të sakta, më të parashikueshme dhe më efektive.
Shkencëtarët testojnë inteligjencën artificiale me një implant në trurin e një personi të verbër
Një mundësi e rëndësishme për testimin e kësaj teknologjie u krijua në vitin 2024, kur studiuesit nga Laboratori i Shikimit Bionik i Beyeler udhëtuan drejt Spanjës. Qëllimi i tyre ishte të përcaktonin nëse modelet kompjuterike mund të përmirësonin funksionimin e një implanti në tru, i cili po përdorej tashmë në një studim eksperimental.
Në spitalin IMED Elche, ekipi punoi me një 27-vjeçar, i cili kishte humbur shikimin pas një dëmtimi traumatik të trurit. Atij i ishte vendosur një implant që përmbante 96 elektroda, të organizuara në formë rrjeti brenda korteksit vizual. Pajisja ishte parashikuar të qëndronte në vend për gjashtë muaj përpara se të hiqej.
Kur studiuesit aktivizuan elektrodat përmes rrymës elektrike, pjesëmarrësi përjetoi ndjesi vizuale të njohura si fosfene. Këto mund të shfaqen si pika, shkëndija ose forma drite, ndonjëherë të ngjashme me yjet ose fishekzjarrët.
Prodhimi i këtyre ndjesive është i mundur, por bërja e tyre të qëndrueshme dhe të parashikueshme është shumë më e vështirë. I njëjti stimulim elektrik nuk shkakton gjithmonë një reagim identik dhe aktivizimi i elektrodave të caktuara nuk garanton që personi do të perceptojë një model të veçantë vizual.
Për të zgjidhur këtë problem, studiuesit trajnuan një rrjet nervor të thellë, një lloj inteligjence artificiale të krijuar për të njohur modele komplekse, me qëllim parashikimin e mënyrës se si do të reagonte korteksi vizual ndaj parametrave të ndryshëm të stimulimit elektrik. Modeli merrte gjithashtu parasysh aktivitetin e trurit në gjendje qetësie, menjëherë përpara stimulimit, duke i dhënë informacion për gjendjen nervore të pjesëmarrësit në atë moment.
Duke përdorur këto parashikime, studiuesit identifikuan kombinimet e sinjaleve elektrike që kishin më shumë gjasa të prodhonin modele të caktuara të aktivitetit të trurit.
Inteligjenca artificiale e bën shikimin bionik më të saktë
Kur shkencëtarët testuan modelet e stimulimit të përzgjedhura nga inteligjenca artificiale, rezultatet ishin inkurajuese. Metoda e re prodhoi modelet e synuara të aktivitetit nervor me saktësi më të madhe sesa metodat e përdorura për krahasim, duke kërkuar njëkohësisht më pak rrymë elektrike.
Një tjetër zbulim i rëndësishëm doli në pah kur ekipi shqyrtoi lidhjen midis aktivitetit të trurit dhe përvojave vizuale të pjesëmarrësit. Modelet e regjistruara drejtpërdrejt nga truri i tij ishin tregues më të mirë të asaj që ai perceptonte sesa vetë parametrat e stimulimit.
Ky dallim është i rëndësishëm, sepse aktivizimi i trurit nuk është e njëjta gjë me të diturit se çfarë do të shohë një person. Edhe kur studiuesit arrijnë të prodhojnë një reagim nervor të dëshiruar, ata ende duhet të kuptojnë se si truri e shndërron atë aktivitet në një përvojë vizuale të vetëdijshme.
“Inxhinierët natyrshëm dëshirojnë t’i trajtojnë fosfenet si pikselë: stimuloni më shumë elektroda dhe duhet të merrni një imazh më të plotë”, tha Beyeler. “Por truri nuk funksionon kështu. Elektrodat ndërveprojnë me njëra-tjetrën, reagimet nervore luhaten dhe ajo që ne dërgojmë në tru nuk është domosdoshmërisht ajo që percepton personi. Sfida është të kuptojmë më mirë këtë proces shndërrimi.”
Gjetjet sugjerojnë se protezat vizuale të së ardhmes mund të kenë nevojë të bëjnë më shumë sesa thjesht të dërgojnë sinjale elektrike. Ato mund të duhet gjithashtu të monitorojnë mënyrën se si reagon truri dhe të përdorin këtë informacion për të përmirësuar vazhdimisht stimulimin.
Mësimi i implanteve në tru për t’u përshtatur me secilin person
Një avantazh kryesor i implantit të përdorur në eksperiment ishte aftësia e tij për të kryer dy funksione. Ai mund të stimulonte korteksin vizual me rrymë elektrike dhe, njëkohësisht, të regjistronte aktivitetin nervor që rezultonte nga ky stimulim.
Kjo u mundësoi studiuesve të trajnonin modelin e tyre të inteligjencës artificiale duke përdorur reagimet reale të trurit, në vend që të mbështeteshin ekskluzivisht te informacioni mbi elektrodat që aktivizoheshin dhe sasinë e rrymës që ato transmetonin.
Pjesëmarrësi dha gjithashtu informacion mbi atë që përjetonte. Ai raportonte nëse shihte një fosfen dhe, gjatë disa eksperimenteve, përshkruante pamjen e tij, duke përfshirë formën, madhësinë, shkëlqimin dhe ngjyrën.
Krahasimi i këtyre raportimeve me aktivitetin e regjistruar të trurit zbuloi se reagimet nervore përmbanin më shumë informacion të dobishëm për ndjesitë vizuale të perceptuara sesa vetëm parametrat e stimulimit elektrik.
Sistemi i inteligjencës artificiale përdorte gjithashtu matjet e aktivitetit të trurit në gjendje qetësie për të marrë parasysh ndryshimet në gjendjen nervore të pjesëmarrësit përpara çdo stimulimi. Kjo mund të jetë veçanërisht e vlefshme, sepse reagimi i trurit ndaj sinjaleve elektrike mund të ndryshojë me kalimin e kohës, përfshirë edhe nga një ditë në tjetrën.
Duke e përshtatur stimulimin sipas këtyre kushteve në ndryshim, protezat e së ardhmes mund të ofrojnë përvoja vizuale më të qëndrueshme, pa kërkuar që përdoruesit të përshtaten me një grup të pandryshueshëm sinjalesh.
“Një protezë vizuale e dobishme nuk mund të mbështetet në një formulë fikse”, tha Beyeler. “Ajo duhet të mësojë se si reagon truri i një individi dhe të përshtatë stimulimin në përputhje me këtë reagim. Në fund të fundit, pajisja duhet t’i përshtatet personit dhe jo personi pajisjes.”
Një hap bashkëpunues drejt rikthimit të shikimit
Në këtë kërkim bashkëpunuan shkencëtarë nga Universiteti i Kalifornisë në Santa Barbara, ETH Zurich dhe Universiteti Miguel Hernández (MHU). Beyeler e përshkroi këtë përpjekje si “një bashkëpunim të vërtetë”.
Projekti u drejtua nga autorët e parë të përbashkët Pehuén Moure nga ETH Zurich, Jacob Granley nga Universiteti i Kalifornisë në Santa Barbara dhe Fabrizio Grani nga MHU. Studiuesit mbikëqyrës ishin Beyeler, Shih-Chii Liu nga ETH Zurich dhe Eduardo Fernández nga MHU. Puna e tyre është pjesë e një studimi më të gjerë fizibiliteti që po zhvillohet në Spanjë.
Megjithëse teknologjia mbetet ende në fazën eksperimentale dhe përvojat vizuale të pjesëmarrësit ishin të kufizuara në shkëndija dhe forma drite, rezultatet tregojnë se inteligjenca artificiale mund të përmirësojë komunikimin midis pajisjeve të shikimit artificial dhe trurit.
Në vend që ta trajtojnë çdo tru sikur reagon në të njëjtën mënyrë, sistemet e ardhshme të shikimit bionik mund të mësojnë nga secili individ dhe të përshtatin sinjalet e tyre në përputhje me reagimet e tij. Kjo qasje e personalizuar mund të jetë thelbësore për zhvillimin e implanteve që, në të ardhmen, mund të rikthejnë një shikim funksional te personat që e kanë humbur atë./ScienceDaily