Az agy-gép interfészek egy napon segíthetnek azoknak a betegeknek, akik elvesztették beszédkészségüket

Az agy-gép interfészek egy napon segíthetnek azoknak a betegeknek, akik elvesztették beszédkészségüket

A Caltech új kutatása azt mutatja be, hogy az emberek agyába ültetett eszközök, az úgynevezett agy-gép interfészek (BMI) hogyan segíthetnek egy napon a beszédkészségüket elvesztett betegeken. A 2022-es, San Diego-i Idegtudományi Társaság konferenciáján bemutatott új tanulmányban a kutatók kimutatták, hogy a BMI segítségével pontosan meg tudják jósolni, hogy egy négytagú résztvevő mely szavakat csak gondolta, melyeket nem beszél vagy mimikál.

„Lehet, hogy láthatott már olyan videókat, amelyeken quadriplegiás emberek BMI-t használnak a robotkarok és -kezek irányítására, hogy például megragadjanak egy palackot, és igyanak belőle, vagy megegyenek egy darab csokoládét” – mondja Sarah Wandelt, a Caltech Richard Andersen laboratóriumának végzős hallgatója, James G. Boswell idegtudományi professzor, valamint a CalinChriss-Techchiao és az Interface CenterMachin igazgatója.

"Ezek az új eredmények ígéretesek a nyelv és a kommunikáció területén. A BMI-t használtuk a nyelv rekonstrukciójához" - mondja Wandelt, aki a november 13-i konferencián ismertette az eredményeket.

A korábbi tanulmányok bizonyos sikereket értek el a résztvevők beszédének előrejelzésében azáltal, hogy elemezték a motoros területekről rögzített agyi jeleket, amikor a résztvevő suttogta vagy utánozta a szavakat. De megjósolni, hogy valaki mit gondol, a belső párbeszédet, sokkal nehezebb, mert nincs mozgás – magyarázza Wandelt. „Régebben azok az algoritmusok, amelyek megpróbálták megjósolni a belső beszédet, csak három vagy négy szót tudtak megjósolni, és alacsony pontossággal vagy nem valós időben” – mondja Wandelt.

Az új kutatás a legpontosabb, mégis a belső szavak előrejelzésében. Ebben az esetben az agyi jeleket az egyes neuronoktól rögzítették a szupramarginális gyrusnak nevezett agyterületen, amely a hátsó parietális kéregben található. Egy korábbi tanulmányban a kutatók azt találták, hogy ez az agyterület a kimondott szavakat képviseli.

Most a csapat kiterjesztette megállapításait a belső nyelvre. A tanulmány során a kutatók először a BMI-eszközt képezték ki, hogy felismerje azokat az agyi mintázatokat, amelyek akkor keletkeznek, amikor bizonyos szavakat a quadriplegiás résztvevő belül kimondott vagy gondolt. Ez a képzési szakasz körülbelül 15 percig tartott. Ezután megmutattak egy szót a képernyőn, és megkérték a résztvevőt, hogy mondja ki a szót belülről. Az eredmények azt mutatták, hogy a BMI-algoritmusok nyolc szót képesek voltak megjósolni akár 91 százalékos pontossággal.

A munka még előzetes, de segíthet az agysérülésben, bénulásban vagy a beszédet befolyásoló betegségekben, például amiotrófiás laterális szklerózisban (ALS) szenvedő betegeken.

A neurológiai rendellenességek az akaratlagos izmok teljes bénulását eredményezhetik, így a betegek képtelenek beszélni vagy mozogni, de továbbra is képesek gondolkodni és érvelni. Ennek a populációnak a belső nyelvű BMI hihetetlenül hasznos lenne.”

Sarah Wandelt, a Caltech végzős hallgatója

Idegtudományi e-könyv

Összeállítás az elmúlt év legjobb interjúiból, cikkeiről és híreiről. Tölts le egy ingyenes példányt

„Korábban megmutattuk, hogy képesek vagyunk dekódolni képzeletbeli kézformákat az emberi szupramarginális gyrusból való megragadáshoz” – mondja Andersen. "A beszéd e területről való dekódolásának képessége arra utal, hogy egy implantátum két fontos emberi képességet képes helyreállítani: a megragadást és a beszédet."

A kutatók arra is rámutatnak, hogy a BMI-k nem használhatók az emberek gondolatainak olvasására; Az eszközöket minden ember agyában külön kellene betanítani, és csak akkor működnek, ha az ember a szóra összpontosít.

A folyóirat benyújtása folyamatban van, de még nem került szakértői értékelésre, a címe „Emberi résztvevők egyes neuronjainak online belső beszéddekódolása”. A Nemzeti Egészségügyi Intézet, a Tianqiao és Chrissy Chen Brain-Machine Interface Center, valamint a Boswell Alapítvány finanszírozta. Wandelt és Andersen mellett a Caltech további szerzői közé tartozik David Bjanes, Kelsie Pejsa, Brian Lee (PhD '06) és Charles Liu. Lee és Liu a Caltech látogató munkatársai, akik az USC Keck Orvostudományi Karának karán dolgoznak.

Forrás:

California Institute of Technology

.