Интерфейсите мозък-машина биха могли един ден да помогнат на пациенти, които са загубили способността си да говорят

Интерфейсите мозък-машина биха могли един ден да помогнат на пациенти, които са загубили способността си да говорят

Ново изследване на Caltech показва как устройства, имплантирани в мозъците на хората, наречени интерфейси мозък-машина (BMI), биха могли един ден да помогнат на пациенти, които са загубили способността да говорят. В ново проучване, представено на конференцията на Обществото за невронауки през 2022 г. в Сан Диего, изследователите показаха, че могат да използват ИТМ, за да предскажат точно кои думи участникът с квадриплегия само е мислил и не е говорил или мимикирал.

„Може да сте виждали видеоклипове на хора с квадриплегия, използващи ИТМ, за да контролират роботизирани ръце и ръце, за да грабнат например бутилка и да пият от нея или да изядат парче шоколад“, казва Сара Уонделт, аспирант в лабораторията Richard Andersen на Калтех, професор по неврология на Джеймс Г. Босуел и директор на Tianqiao и Chrissy Chen Brain-Machine Интерфейсен център в Калтек.

"Тези нови резултати са обещаващи в областта на езика и комуникацията. Използвахме ИТМ, за да реконструираме езика", казва Ванделт, който представи резултатите на конференцията на 13 ноември.

Предишни проучвания постигнаха известен успех в предсказването на речта на участниците чрез анализиране на мозъчни сигнали, записани от двигателните зони, когато участник прошепна или мимитира думи. Но предсказването какво мисли някой, вътрешният диалог, е много по-трудно, защото няма движение, обяснява Ванделт. „В миналото алгоритмите, които се опитваха да предскажат вътрешна реч, можеха да предскажат само три или четири думи и с ниска точност или не в реално време“, казва Ванделт.

Новото изследване е най-точното досега при предсказване на вътрешни думи. В този случай мозъчните сигнали са записани от отделни неврони в мозъчна област, наречена supramarginal gyrus, разположена в задния париетален кортекс. В предишно проучване изследователите установиха, че тази област на мозъка представлява изговорени думи.

Сега екипът разшири констатациите си до вътрешния език. В проучването изследователите първо са обучили устройството за ИТМ да разпознава мозъчните модели, произведени, когато определени думи са изречени или помислени вътрешно от участник с квадриплегия. Тази тренировъчна фаза продължи приблизително 15 минути. След това те показаха дума на екрана и помолиха участника да каже думата вътрешно. Резултатите показват, че алгоритмите за BMI са в състояние да предвидят осем думи с до 91 процента точност.

Работата е все още предварителна, но може да помогне на пациенти с мозъчни травми, парализа или заболявания като амиотрофична латерална склероза (ALS), които засягат говора.

Неврологичните разстройства могат да доведат до пълна парализа на волевите мускули, оставяйки пациентите неспособни да говорят или да се движат, но все още могат да мислят и разсъждават. За тази популация ИТМ на вътрешен език би бил изключително полезен.“

Сара Ванделт, студентка от Калтех

Електронна книга по неврология

Компилация от най-добрите интервюта, статии и новини от последната година. Изтеглете безплатно копие

„По-рано показахме, че можем да декодираме въображаеми форми на ръце за хващане от човешката супрамаргинална извивка“, казва Андерсен. „Способността да се декодира и реч от тази област предполага, че имплантът може да възстанови две важни човешки способности: хващане и говорене.“

Изследователите също така посочват, че ИТМ не може да се използва за четене на мислите на хората; Устройството трябва да бъде обучено в мозъка на всеки човек поотделно и те работят само когато човек се фокусира върху думата.

Изследването, което е в процес на подаване в списание, но все още не е рецензирано, е озаглавено „Онлайн вътрешно декодиране на речта на единични неврони в човешки участник“. Той беше финансиран от Националния институт по здравеопазване, центъра за интерфейс между мозъка и машината Tianqiao и Chrissy Chen и фондация Boswell. Други автори на Калтех в допълнение към Ванделт и Андерсен включват Дейвид Бянес, Келси Пейса, Брайън Лий (доктор '06) и Чарлз Лиу. Лий и Лиу са гостуващи сътрудници на Калтех, които са във факултета на Медицинския факултет Кек в USC.

източник:

Калифорнийски технологичен институт

.