Sučelja mozak-stroj mogla bi jednog dana pomoći pacijentima koji su izgubili sposobnost govora

Sučelja mozak-stroj mogla bi jednog dana pomoći pacijentima koji su izgubili sposobnost govora

Novo istraživanje Caltecha pokazuje kako bi uređaji ugrađeni u ljudske mozgove, nazvani sučelja mozak-stroj (BMI), jednog dana mogli pomoći pacijentima koji su izgubili sposobnost govora. U novoj studiji predstavljenoj na konferenciji Društva za neuroznanost 2022. u San Diegu, istraživači su pokazali da mogu koristiti BMI za točno predviđanje koje su riječi kvadriplegičar samo pomislili, a nisu govorili ili mimikom.

"Možda ste vidjeli videozapise ljudi s kvadriplegijom koji koriste BMI za kontrolu robotskih ruku i šaka kako bi, na primjer, zgrabili bocu i popili iz nje ili pojeli komad čokolade", kaže Sarah Wandelt, studentica diplomskog studija u Caltechovom laboratoriju Richard Andersen, profesorica neuroznanosti James G. Boswell i direktorica Tianqiao and Chrissy Chen Brain-Machine Centar sučelja na Caltechu.

"Ovi novi rezultati obećavaju u područjima jezika i komunikacije. Koristili smo BMI za rekonstrukciju jezika", kaže Wandelt, koji je rezultate predstavio na konferenciji 13. studenog.

Prethodne studije imale su određenog uspjeha u predviđanju govora sudionika analizom moždanih signala snimljenih iz motoričkih područja kada je sudionik šaputao ili oponašao riječi. Ali predvidjeti što netko misli, unutarnji dijalog, mnogo je teže jer nema kretanja, objašnjava Wandelt. “U prošlosti su algoritmi koji su pokušavali predvidjeti unutarnji govor mogli predvidjeti samo tri ili četiri riječi i to s malom točnošću ili ne u stvarnom vremenu”, kaže Wandelt.

Novo istraživanje dosad je najtočnije u predviđanju unutarnjih riječi. U ovom slučaju, moždani signali su zabilježeni od pojedinačnih neurona u području mozga zvanom supramarginalni girus, koji se nalazi u stražnjem parijetalnom korteksu. U prethodnoj studiji znanstvenici su otkrili da ovo područje mozga predstavlja izgovorene riječi.

Sada je tim proširio svoja otkrića na interni jezik. U studiji su istraživači prvo uvježbali BMI uređaj za prepoznavanje moždanih obrazaca koji nastaju kada sudionik s kvadriplegikom interno izgovori ili pomisli određene riječi. Ova faza treninga trajala je otprilike 15 minuta. Zatim su prikazali riječ na ekranu i zamolili sudionika da tu riječ izgovori interno. Rezultati su pokazali da su BMI algoritmi mogli predvidjeti osam riječi s točnošću do 91 posto.

Rad je još uvijek preliminaran, ali bi mogao pomoći pacijentima s ozljedama mozga, paralizom ili bolestima poput amiotrofične lateralne skleroze (ALS) koje utječu na govor.

Neurološki poremećaji mogu rezultirati potpunom paralizom voljnih mišića, ostavljajući bolesnika nesposobnim govoriti ili kretati se, ali još uvijek mogu razmišljati i zaključivati. Za ovu bi populaciju BMI internog jezika bio od nevjerojatne pomoći.”

Sarah Wandelt, studentica Caltecha

E-knjiga o neuroznanosti

Kompilacija najboljih intervjua, članaka i vijesti iz prošle godine. Preuzmite besplatnu kopiju

"Prethodno smo pokazali da možemo dekodirati zamišljene oblike ruku za hvatanje iz ljudske supramarginalne vijuge", kaže Andersen. "Sposobnost dekodiranja govora iz ovog područja sugerira da implantat može vratiti dvije važne ljudske sposobnosti: hvatanje i govor."

Istraživači također ističu da se BMI ne može koristiti za čitanje ljudskih misli; Uređaj bi se morao trenirati u mozgu svake osobe posebno, a rade samo kada se osoba fokusira na riječ.

Studija, koja je u procesu podnošenja časopisa, ali još nije recenzirana, naslovljena je "Online interno dekodiranje govora pojedinačnih neurona u ljudskom sudioniku." Financirali su ga Nacionalni instituti za zdravlje, Tianqiao i Chrissy Chen Brain-Machine Interface Center i Zaklada Boswell. Ostali Caltechovi autori uz Wandelta i Andersena su David Bjanes, Kelsie Pejsa, Brian Lee (doktorat '06) i Charles Liu. Lee i Liu su gostujući suradnici Caltecha koji su na fakultetu Keck School of Medicine na USC.

Izvor:

Kalifornijski tehnološki institut

.