Nové zařízení mozku si nejprve přečte vnitřní řeč

Nové zařízení mozku si nejprve přečte vnitřní řeč

Podle Emma R. Hasson editoval Allison Parshall

Po mozkovém stonku mrtvice Francouzský novinář Jean-dominique Bauby ho téměř úplně ochromil v 90. letech, napsal knihu o svých zkušenostech-dopisem, který zamrkal levým okem v reakci na pomocníka, který opakovaně recitoval abecedu. Dnes lidé s podobnými podmínkami mají často mnohem více možností komunikace. Některá zařízení například sledují pohyby očí nebo Další malé svalové škubnutí Aby uživatelé umožnili vybrat slova z obrazovky.

A na špičce tohoto pole si neurovědci nedávno vyvinuli mozkové implantáty, které mohou proměnit nervové signály přímo na celá slova. Tyto Rozhraní mozkového počítače (BCIS) Z velké části však vyžadují, aby se uživatelé fyzicky pokusili mluvit – a to může být pomalý a únavný proces. Ale nyní se změní nový vývoj v nervové protetice Umožnit uživatelům komunikovat pouhým přemýšlením o tom, co chtějí říct.

Nový systém se spoléhá na většinu stejné technologie jako běžnější Zařízení „Pokus o řeč“. Oba používají senzory implantované v části mozku zvaného motorická kůra, která odesílá pohybové příkazy do vokálního traktu. Aktivace mozku detekovaná těmito senzory je poté přiváděna do modelu strojového učení, aby interpretovala, které signály mozku odpovídají tomu, které zvuky pro jednotlivého uživatele. Poté použije tato data k predikci, které slovo se uživatel pokouší říci.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

Motorová kůra se však nejen rozsvítí, když se pokusíme mluvit; Je to také zahrnuto v menší míře v Představoval si řeč. Vědci to využili, aby vyvinuli své dekódovací zařízení „vnitřní řeč“ a výsledky zveřejnili ve čtvrtek v Buňka. Tým studoval tři lidi s amyotrofní laterální sklerózou (ALS) a jeden s mozkovým kmenem, z nichž všichni dříve měli senzory implantovány. Pomocí tohoto nového systému „vnitřní řeči“ museli účastníci jen myslet na větu, kterou chtěli říct, a objevil by se na obrazovce v reálném čase. Zatímco předchozí dekodéry vnitřní řeči byly omezeno pouze na hrst slov, Nové zařízení umožnilo účastníkům čerpat ze slovníku 125 000 slov.

„Jako vědci je naším cílem najít systém, který je pohodlný (pro uživatele) a v ideálním případě dosáhne naturalistické schopnosti,“ říká hlavní autor Erin Kunz, postdoktorandský výzkumník, který vyvíjí nervové protézy na Stanfordské univerzitě. Předchozí výzkum zjistil, že „fyzicky se pokouší mluvit bylo únavné a že s tím byla také inherentní omezení rychlosti,“ říká. Pokus o řečová zařízení, jako je ta, která byla použitá ve studii, vyžadují, aby se uživatelé inhalizovali, jako by skutečně říkali slova. Ale kvůli zhoršenému dýchání potřebuje mnoho uživatelů k dokončení jediného slova s touto metodou. Pokus o mluvení může také přinést rušivé zvuky a výrazy obličeje, které uživatelé považují za nežádoucí. S novou technologií mohli účastníci studie komunikovat s pohodlnou konverzační mírou asi 120 až 150 slov za minutu, bez většího úsilí, než si vymyslel, co chtěli říci.

Stejně jako většina BCIS, která převádí aktivaci mozku do řeči, nová technologie funguje pouze tehdy, pokud lidé jsou schopni převést obecnou představu o tom, co chtějí říci, do plánu, jak to říci. Alexander Huth, který zkoumá BCIS na Kalifornské univerzitě v Berkeley, a nebyl do nové studie zapojen, vysvětluje, že v typické řeči „začnete představou o tom, co chcete říct. Tato myšlenka se převede do plánu, jak přesunout (vokální) artikulátory. V mnoha případech však lidé se zhoršenou řečí nemohou tento první krok dokončit. „Tato technologie funguje pouze v případech, kdy je část„ myšlenka plánovat “funkční, ale část„ plánu na pohyb “je porušena“ – sbírka podmínek zvaných dysartrie – říká Huth.

Podle Kunze čtyři účastníci výzkumu dychtí o nové technologii. „Z velké části (tam bylo) hodně vzrušení o tom, že potenciálně dokáže znovu komunikovat rychle,“ říká – slíbí, že jeden účastník byl obzvláště nadšený svým nově objeveným potenciálem přerušit konverzaci – něco, co nemohl udělat s pomalejším tempem pokusu o řečové zařízení.

Aby se zajistilo, že soukromé myšlenky zůstaly soukromé, provedli vědci kódovou frázi: „Chitty Chitty Bang Bang.“ Když účastníci interně hovoří, přimělo by to BCI, aby spustila nebo přestala přepisovat.

Implantáty čtení mozku nevyhnutelně vyvolávají obavy z duševního soukromí. Huth prozatím nemá obavy z zneužívání nebo rozvoje technologie bezohledně a hovoří o integritě výzkumných skupin zapojených do výzkumu neurální protetiky. „Myslím, že dělají skvělou práci; jsou vedeni lékaři; jsou velmi zaměřeni na trpělivost. Mnoho toho, co dělají, se opravdu snaží řešit problémy pro pacienty,“ říká, „i když tyto problémy nemusí nutně věci, na které bychom mohli myslet,“ například dokáže přerušit konverzaci nebo „dělat hlas, který zní více jako oni.“

Pro Kunze je tento výzkum obzvláště blízko domova. „Můj otec vlastně měl ALS a ztratil schopnost mluvit,“ říká a dodává, že proto se dostala do svého oblasti výzkumu. „Stal jsem se jeho vlastním osobním překladatelem řeči ke konci jeho života, protože jsem byl jediným, kdo mu mohl rozumět. Proto osobně znám důležitost a dopad, který tento výzkum může mít.“

Příspěvek a ochota účastníků výzkumu jsou zásadní ve studiích, jako je tento, poznamenává Kunz. „Účastníci, které máme, jsou opravdu neuvěřitelnými jednotlivci, kteří se dobrovolně účastnili studie, nemusí nutně získat výhodu pro sebe, ale pomáhají rozvíjet tuto technologii pro lidi s ochrnutím po hranici. A myslím si, že si za to zaslouží veškerý kredit na světě.“