Μετατροπή εγκεφαλικών σημάτων σε λέξεις «ομιλίας» για παράλυτο άτομο | Επιστήμη

Eko Ujala

από την Kelly Servic

Ένας άντρας που δεν μπόρεσε να μιλήσει μετά από ένα εγκεφαλικό επεισόδιο παρήγαγε προτάσεις μέσω ενός συστήματος που διαβάζει ηλεκτρικά σήματα από περιοχές παραγωγής ομιλίας στον εγκέφαλό του, ανέφεραν σήμερα οι ερευνητές. Αυτή η προσέγγιση έχει χρησιμοποιηθεί προηγουμένως σε εθελοντές χωρίς αναπηρία για την ανακατασκευή προφορικών ή φανταστικών προτάσεων. Αλλά αυτή η πρώτη παρουσίαση σε ένα άτομο με παράλυση “πραγματεύεται πραγματικά το κύριο πρόβλημα που μένει να αντιμετωπιστεί – παρέχοντας αυτό σε ασθενείς που το χρειάζονται πραγματικά”, λέει ο Christian Herf, επιστήμονας υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Μάαστριχτ, ο ​​οποίος δεν μοιράστηκε νέα εργασία.

Ο συμμετέχων είχε ένα εγκεφαλικό επεισόδιο πριν από μια δεκαετία που τον άφησε με ατροφία – την αδυναμία ελέγχου των μυών που εμπλέκονται στην ομιλία. Επειδή τα άκρα του είναι επίσης παράλυτα, επικοινωνεί επιλέγοντας γράμματα στην οθόνη χρησιμοποιώντας μικρές κινήσεις του κεφαλιού του, παράγοντας περίπου πέντε λέξεις ανά λεπτό. Για να επιτρέψει την ταχύτερη, πιο φυσική επικοινωνία, ο νευροχειρουργός Edward Chang του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Σαν Φρανσίσκο δοκίμασε μια προσέγγιση που χρησιμοποιεί ένα υπολογιστικό μοντέλο γνωστό ως αλγόριθμος βαθιάς μάθησης για την ερμηνεία των μοτίβων της εγκεφαλικής δραστηριότητας στον αισθητήρα κινητικού φλοιού, Μια περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκεται στην παραγωγή του λόγου. Αυτή η προσέγγιση έχει μέχρι στιγμής δοκιμαστεί σε εθελοντές με εμφυτευμένα χειρουργικά ηλεκτρόδια για μη ερευνητικούς λόγους όπως η παρακολούθηση επιληπτικών κρίσεων.

Στη νέα μελέτη, η ομάδα του Ζανγκ αφαίρεσε προσωρινά μέρος του κρανίου του συμμετέχοντα και τοποθέτησε μια λεπτή πλάκα ηλεκτροδίων μικρότερη από μια πιστωτική κάρτα απευθείας πάνω από τον αισθητήρα κίνησης. Προκειμένου να «εκπαιδεύσει» έναν αλγόριθμο υπολογιστών για να συσχετίσει τα πρότυπα της εγκεφαλικής δραστηριότητας με την έναρξη της ομιλίας και με ορισμένες λέξεις, η ομάδα χρειαζόταν αξιόπιστες πληροφορίες σχετικά με το τι προτίθεται να πει ο άνθρωπος και πότε.

Έτσι, οι ερευνητές παρουσίασαν επανειλημμένα μία από τις 50 λέξεις σε μια οθόνη και ζήτησαν από τον άντρα να προσπαθήσει να το προφέρει σε ένα σύνθημα. Μόλις ο αλγόριθμος εκπαιδεύτηκε σε δεδομένα από την εργασία Single Words, ο άνθρωπος προσπάθησε να διαβάσει προτάσεις που δημιουργήθηκαν από το ίδιο σύνολο 50 λέξεων, όπως “Φέρτε τα γυαλιά μου, παρακαλώ.” Για να βελτιώσουν τις εικασίες του αλγορίθμου, οι ερευνητές πρόσθεσαν ένα στοιχείο επεξεργασίας που ονομάζεται μοντέλο φυσικής γλώσσας, το οποίο χρησιμοποιεί κοινές ακολουθίες λέξεων για να προβλέψει την πιθανή επόμενη λέξη σε μια πρόταση. Με αυτήν την προσέγγιση, το σύστημα μόνο Πήρα το 25% των λέξεων σε λάθος πρόταση, αναφέρουν σήμερα στις Το New English Journal of Medicine. Αυτό είναι «πολύ εντυπωσιακό», λέει η Stephanie Rhys Cornu, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Σαν Ντιέγκο. (Το ποσοστό πιθανότητας σφάλματος απόδοσης θα είναι 92%).

Επειδή ο εγκέφαλος αναδιοργανώνεται με την πάροδο του χρόνου, δεν ήταν σαφές ότι οι περιοχές παραγωγής λόγου θα έδιναν ερμηνεύσιμα σήματα περισσότερα από 10 χρόνια μετά την ανθρωποποίηση, σημειώνει η Anne-Lise Giroud, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης. Η διατήρηση των σημάτων είναι «εκπληκτική», λέει. Ο Herf λέει ότι η ομάδα έκανε το “τεράστιο” βήμα δημιουργίας ποινών, ενώ ο άντρας προσπαθούσε να μιλήσει αντί για καταγεγραμμένα δεδομένα εγκεφάλου, όπως έχουν κάνει οι περισσότερες μελέτες.

Με τη νέα προσέγγιση, λέει ο Τσανγκ, ένας άντρας μπορεί να παράγει προτάσεις με ρυθμό έως 18 λέξεις ανά λεπτό. Αυτό Σχεδόν συγκρίσιμο Για την ταχύτητα που επιτυγχάνεται με μια άλλη διεπαφή μεταξύ του εγκεφάλου και του υπολογιστή, που περιγράφεται στο φύση τον Μάιο. Αυτό το σύστημα αποκωδικοποίησε μεμονωμένα γράμματα δραστηριότητας στην περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τον προγραμματισμό κινήσεων των χεριών, ενώ το παραλυμένο άτομο φαντάστηκε το χειρόγραφο. Αυτές οι ταχύτητες απέχουν ακόμη από τις τυπικές 120 έως 180 λέξεις ανά λεπτό αγγλικής συνομιλίας, επισημαίνει ο Rhys Cornu, αλλά υπερβαίνουν κατά πολύ αυτό που μπορεί να επιτύχει ο συμμετέχων με τη συσκευή που ελέγχεται από το κεφάλι.

Ο Τσανγκ σημειώνει ότι το σύστημα δεν είναι έτοιμο για χρήση στην καθημερινή ζωή. Οι μελλοντικές βελτιώσεις θα περιλαμβάνουν την επέκταση του αποθεματικού λέξεων και την ασύρματη, οπότε ο χρήστης δεν είναι πλέον συνδεδεμένος με έναν υπολογιστή σχετικά με το μέγεθος ενός ψυγείου

READ  Η εύρεση ενός εμβρύου δεινοσαύρου βοηθά στην επίλυση του μικρού γρίφου του τυραννοσαύρου

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *