Smegenų ir mašinų sąsajos vieną dieną galėtų padėti pacientams, kurie prarado gebėjimą kalbėti

Smegenų ir mašinų sąsajos vieną dieną galėtų padėti pacientams, kurie prarado gebėjimą kalbėti

Nauji Caltech tyrimai rodo, kaip į žmonių smegenis implantuoti prietaisai, vadinami smegenų ir mašinų sąsajomis (BMI), vieną dieną galėtų padėti pacientams, praradusiems gebėjimą kalbėti. Naujame tyrime, pristatytame 2022 m. Neurologijos draugijos konferencijoje San Diege, mokslininkai parodė, kad jie gali naudoti KMI, kad tiksliai nuspėtų, kuriuos žodžius keturkampis dalyvis tik galvoja, o ne kalbėjo ar mimiko.

„Galbūt matėte vaizdo įrašus, kuriuose žmonės, sergantys kvadriplegija, naudoja KMI, kad valdytų robotų rankas ir rankas, pavyzdžiui, paimtų butelį ir išgertų iš jo arba suvalgytų gabalėlį šokolado“, – sako Sarah Wandelt, Caltech Richardo Anderseno laboratorijos magistrantė, Jameso G. Boswello neuromokslų profesorius ir CalinChrisstechiano centro direktorius.

"Šie nauji rezultatai yra daug žadantys kalbos ir komunikacijos srityse. Kalbos atkūrimui naudojome KMI", - sako Wandelt, rezultatus pristačiusi lapkričio 13 d. konferencijoje.

Ankstesni tyrimai buvo sėkmingi numatant dalyvių kalbą, analizuojant smegenų signalus, įrašytus iš motorinių sričių, kai dalyvis šnabždėjo ar imituoja žodžius. Tačiau nuspėti, ką kažkas galvoja, vidinį dialogą, yra daug sunkiau, nes nėra judėjimo, aiškina Wandelt. „Anksčiau algoritmai, kurie bandė numatyti vidinę kalbą, galėjo numatyti tik tris ar keturis žodžius ir mažai tiksliai arba ne realiuoju laiku“, - sako Wandelt.

Naujasis tyrimas yra pats tiksliausias, numatantis vidinius žodžius. Šiuo atveju smegenų signalai buvo registruojami iš atskirų neuronų smegenų srityje, vadinamoje supramarginal gyrus, esančioje užpakalinėje parietalinėje žievėje. Ankstesniame tyrime mokslininkai nustatė, kad ši smegenų sritis atspindi ištartus žodžius.

Dabar komanda išplėtė savo išvadas į vidinę kalbą. Tyrimo metu tyrėjai pirmiausia išmokė KMI prietaisą atpažinti smegenų modelius, atsirandančius, kai keturkampis dalyvis ištarė arba galvoja tam tikrus žodžius. Šis treniruočių etapas truko apie 15 minučių. Tada jie parodė žodį ekrane ir paprašė dalyvio pasakyti žodį viduje. Rezultatai parodė, kad KMI algoritmai galėjo nuspėti aštuonis žodžius iki 91 procento tikslumu.

Darbas vis dar yra preliminarus, bet gali padėti pacientams, turintiems smegenų sužalojimų, paralyžiaus ar ligų, tokių kaip amiotrofinė šoninė sklerozė (ALS), turintiems įtakos kalbai.

Neurologiniai sutrikimai gali sukelti visišką savanoriškų raumenų paralyžių, todėl pacientai negali kalbėti ar judėti, bet vis tiek gali mąstyti ir mąstyti. Šiai populiacijai vidinės kalbos KMI būtų neįtikėtinai naudingas.

Sarah Wandelt, Caltech absolventė

Neurologijos e-knyga

Populiariausių praėjusių metų interviu, straipsnių ir naujienų rinkinys. Atsisiųsti nemokamą kopiją

„Mes jau anksčiau parodėme, kad galime iššifruoti įsivaizduojamas rankų formas, kad galėtume sugriebti iš žmogaus virškraštinės giros“, – sako Andersenas. „Gebėjimas iššifruoti kalbą iš šios srities rodo, kad implantas gali atkurti du svarbius žmogaus gebėjimus: suvokti ir kalbėti.

Tyrėjai taip pat pabrėžia, kad KMI negalima naudoti norint skaityti žmonių mintis; Prietaisas turėtų būti treniruojamas kiekvieno žmogaus smegenyse atskirai, o jie veikia tik tada, kai žmogus sutelkia dėmesį į žodį.

Tyrimas, kuris šiuo metu teikiamas žurnale, bet dar nebuvo recenzuotas, pavadintas „Internetinis vidinis žmogaus neuronų dekodavimas. Jį finansavo Nacionaliniai sveikatos institutai, Tianqiao ir Chrissy Chen smegenų ir mašinų sąsajos centras bei Boswell fondas. Kiti Caltech autoriai, be Wandelto ir Anderseno, yra Davidas Bjanesas, Kelsie Pejsa, Brianas Lee (2006 m. mokslų daktaras) ir Charlesas Liu. Lee ir Liu yra „Caltech“ vizituojantys partneriai, dirbantys USC Keck medicinos mokyklos fakultete.

Šaltinis:

Kalifornijos technologijos institutas

.