W pierwszym eksperymencie medycznym naukowcy wykorzystali fale mózgowe sparaliżowanego mężczyzny, który nie potrafi mówić – i zamienili to, co zamierzał powiedzieć, w zdania na ekranie komputera.
Zajmie to wiele lat dodatkowych badań, ale badanie, które ogłoszono w środę, stanowi ważny krok w kierunku przywrócenia normalnej komunikacji dla osób, które nie mogą mówić z powodu urazu lub choroby.
„Większość z nas przyjmuje za pewnik łatwość komunikowania się za pomocą mowy” – powiedział dr Edward Chang, neurochirurg z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, który kierował pracami. „To ekscytujące myśleć, że jesteśmy na początku nowego rozdziału, nowej dziedziny”, aby złagodzić dewastację pacjentów, którzy utracili tę zdolność.
Obecnie osoby, które z powodu paraliżu nie mogą mówić ani pisać, mają bardzo ograniczone możliwości komunikowania się, np. mężczyzna biorący udział w eksperymencie, który nie został zidentyfikowany w celu ochrony swojej prywatności, używa wskaźnika przyczepionego do bejsbolówki, który pozwala mu się poruszać głową, aby dotykać słów lub liter na ekranie. Inne urządzenia mogą wychwytywać ruchy oczu pacjenta. Ale jest to frustrująca i ograniczona alternatywa dla mowy.
Stukanie w sygnały mózgowe w celu przezwyciężenia niepełnosprawności to gorące pole. W ostatnich latach eksperymenty z protezami sterowanymi umysłem pozwoliły sparaliżowanym ludziom uścisnąć dłoń lub wypić drinka ramieniem robota – wyobrażając sobie, że się poruszają, a sygnały mózgowe są przesyłane przez komputer do protezy.
Zespół Zhanga oparł się na tych pracach, aby opracować „neuroortetyczną ortezę mowy” – dekodowanie fal mózgowych, które naturalnie kontrolują trakt głosowy oraz ruchy małych mięśni warg, szczęki, języka i krtani, które składają się na każdą spółgłoskę i samogłoska.
Do przetestowania urządzenia zgłosił się mężczyzna po trzydziestce, który 15 lat wcześniej doznał udaru, który spowodował rozległy paraliż i zaniemówił. Naukowcy wszczepili elektrody na powierzchni mózgu mężczyzny, w obszarze kontrolującym mowę.
Komputer przeanalizował wzorce, gdy próbował wypowiedzieć popularne słowa, takie jak „woda” lub „dobre”, i ostatecznie był w stanie rozróżnić 50 słów, które mogły wygenerować ponad 1000 zdań.
monitowane pytaniami takimi jak „Jak się masz dzisiaj?” lub „Czy jesteś spragniony”, urządzenie w końcu pozwoliło mężczyźnie odpowiedzieć „Jestem bardzo dobry” lub „Nie, nie jestem spragniony” – bez wypowiadania słów, ale tłumaczenia ich na tekst, zespół poinformował w Nowej Anglii Dziennik Medycyny.
Słowo pojawia się na ekranie po około trzech do czterech sekund, gdy mężczyzna próbuje je wymówić, powiedział główny autor David Moses, inżynier w laboratorium Changa. To nie jest tak szybkie, jak rozmowa, ale szybsze niż podsłuchiwanie odpowiedzi.
W towarzyszącym artykule wstępnym neuronaukowcy z Harvardu, Lee Hochberg i Sydney Cash, opisali pracę jako „przełomową wersję demonstracyjną”.
Zasugerowali ulepszenia, ale powiedzieli, że jeśli technologia w końcu je rozwiąże, może pomóc osobom z urazami, udarami lub chorobami, takimi jak choroba Lou Gehriga, których „mózgi przygotowują wiadomości do dostarczenia, ale te wiadomości są uwięzione”.
Laboratorium Chang spędziło lata na mapowaniu aktywności mózgu, która prowadzi do mowy. Po pierwsze, naukowcy tymczasowo umieścili elektrody w mózgach ochotników poddawanych operacji padaczki, aby mogli dopasować aktywność mózgu do wypowiadanych słów.
Dopiero wtedy nadszedł czas, aby doświadczyć tego doświadczenia z kimś, kto nie jest w stanie mówić. Skąd wiedzieli, że urządzenie poprawnie zinterpretowało jego słowa? Zaczęli od zmuszenia go do wypowiadania konkretnych zdań, takich jak „Proszę, przynieś moje okulary”, zamiast odpowiadać na pytania otwarte, aby maszyna przez większość czasu tłumaczyła dokładnie.
Poniższe kroki obejmują sposoby na poprawę szybkości, dokładności i objętości słownictwa urządzenia – i być może pewnego dnia umożliwienie generowania głosu komputerowego zamiast tekstu na ekranie – podczas testowania niewielkiej liczby dodatkowych ochotników.
___
Departament Zdrowia i Nauki Associated Press otrzymuje wsparcie od Wydziału Edukacji Naukowej Instytutu Medycznego Howarda Hughesa. AP ponosi wyłączną odpowiedzialność za wszystkie treści.
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
