Aju-masina liidesed võivad ühel päeval aidata patsiente, kes on kaotanud kõnevõime

Aju-masina liidesed võivad ühel päeval aidata patsiente, kes on kaotanud kõnevõime

Uued Caltechi uuringud näitavad, kuidas inimeste ajju siirdatud seadmed, mida nimetatakse aju-masina liidesteks (BMI), võivad ühel päeval aidata kõnevõime kaotanud patsiente. Uues uuringus, mis esitleti 2022. aasta Neuroscience'i ühingu konverentsil San Diegos, näitasid teadlased, et nad saavad kasutada KMI-d, et täpselt ennustada, milliseid sõnu nelinurkne osaleja ainult mõtles, kuid ei rääkinud ega matkinud.

"Võib-olla olete näinud videoid kvadripleegiaga inimestest, kes kasutavad KMI-d robotkäte ja -käte juhtimiseks, et näiteks haarata pudelist ja juua sellest või süüa tükk šokolaadi," ütleb Caltechi Richard Anderseni labori magistrant Sarah Wandelt, James G. Boswelli neuroteaduse professor ja TianChriss-techyan Interface Centeri direktor.

"Need uued tulemused on paljulubavad keele ja suhtluse valdkonnas. Kasutasime keele rekonstrueerimiseks BMI-d," ütleb Wandelt, kes esitles tulemusi 13. novembri konverentsil.

Varasemad uuringud on olnud edukad osalejate kõne ennustamisel, analüüsides motoorsete piirkondade ajusignaale, kui osaleja sosistas või matkis sõnu. Kuid ennustada, mida keegi mõtleb, sisemist dialoogi, on palju keerulisem, sest liikumist ei toimu, selgitab Wandelt. "Varem suutsid sisekõnet ennustada püüdnud algoritmid ennustada ainult kolme või nelja sõna ja vähese täpsusega või mitte reaalajas," ütleb Wandelt.

Uus uuring on sisemiste sõnade ennustamisel kõige täpsem. Sel juhul registreeriti ajusignaalid üksikutelt neuronitelt ajupiirkonnas, mida nimetatakse supramarginaalseks gyruseks ja mis asub tagumises parietaalkoores. Eelmises uuringus leidsid teadlased, et see ajupiirkond esindab räägitud sõnu.

Nüüd on meeskond laiendanud oma tulemusi sisekeelele. Uuringu käigus koolitasid teadlased esmalt BMI-seadet, et tuvastada ajumustrid, mis tekivad siis, kui neljaliikmeline osaleja teatud sõnu sisemiselt ütles või mõtles. See treeningfaas kestis umbes 15 minutit. Seejärel näitasid nad sõna ekraanil ja palusid osalejal see sõna sisemiselt öelda. Tulemused näitasid, et BMI algoritmid suutsid ennustada kaheksa sõna kuni 91-protsendilise täpsusega.

Töö on veel esialgne, kuid võib aidata patsiente, kellel on ajuvigastused, halvatus või haigused, nagu amüotroofne lateraalskleroos (ALS), mis mõjutavad kõnet.

Neuroloogilised häired võivad põhjustada vabatahtlike lihaste täielikku halvatust, mistõttu patsiendid ei saa rääkida ega liikuda, kuid siiski mõelda ja arutleda. Selle elanikkonna jaoks oleks sisemine KMI väga kasulik.

Sarah Wandelt, Caltechi magistrant

Neuroteaduse e-raamat

Eelmise aasta tippintervjuude, artiklite ja uudiste koostamine. Laadige alla tasuta koopia

"Oleme varem näidanud, et suudame inimese supramarginaalsest gyrusest haaramiseks dekodeerida kujuteldavaid käekujundeid," ütleb Andersen. "Võime dekodeerida ka kõnet sellest piirkonnast viitab sellele, et implantaat võib taastada kaks olulist inimvõimet: haaramine ja rääkimine."

Teadlased juhivad tähelepanu ka sellele, et KMI-sid ei saa kasutada inimeste mõtete lugemiseks; Seadet tuleks iga inimese ajus eraldi treenida ja need töötavad ainult siis, kui inimene keskendub sõnale.

Uuring, mis on ajakirja esitamise protsessis, kuid mida pole veel eelretsenseeritud, kannab pealkirja "Inimosaleja üksikute neuronite võrgusisekõne dekodeerimine". Seda rahastasid riiklikud tervishoiuinstituudid, Tianqiao ja Chrissy Chen Brain-Machine Interface Center ning Boswelli sihtasutus. Muud Caltechi autorid lisaks Wandeltile ja Andersenile on David Bjanes, Kelsie Pejsa, Brian Lee (PhD '06) ja Charles Liu. Lee ja Liu on Caltechi külalispartnerid, kes töötavad USC Kecki meditsiinikoolis.

Allikas:

California Tehnoloogiainstituut

.