Smadzeņu un mašīnu saskarnes kādu dienu varētu palīdzēt pacientiem, kuri zaudējuši spēju runāt

Smadzeņu un mašīnu saskarnes kādu dienu varētu palīdzēt pacientiem, kuri zaudējuši spēju runāt

Jaunais Caltech pētījums parāda, kā cilvēku smadzenēs implantētas ierīces, ko sauc par smadzeņu un mašīnu saskarnēm (ĶMI), kādu dienu varētu palīdzēt pacientiem, kuri zaudējuši spēju runāt. Jaunā pētījumā, kas tika prezentēts 2022. gada Neiroloģijas biedrības konferencē Sandjego, pētnieki parādīja, ka viņi var izmantot ĶMI, lai precīzi paredzētu, kurus vārdus četrkāršais dalībnieks tikai domāja un nerunāja un nerunāja.

"Iespējams, esat redzējis videoklipus ar cilvēkiem ar kvadripleģiju, kuri izmanto ĶMI, lai kontrolētu robotizētas rokas un rokas, lai, piemēram, satvertu pudeli un iedzertu no tās vai apēstu gabaliņu šokolādes," saka Sāra Vandelta, Kaltech Ričarda Andersena laboratorijas absolvente, Džeimsa G. Bosvela neirozinātnes profesore un CalinChris-Machine Center direktore Brazīlijas un Kalifornijas institūtā.

"Šie jaunie rezultāti ir daudzsološi valodas un komunikācijas jomā. Mēs izmantojām ĶMI, lai rekonstruētu valodu," saka Vandelts, kurš prezentēja rezultātus 13. novembra konferencē.

Iepriekšējie pētījumi ir guvuši zināmus panākumus dalībnieku runas prognozēšanā, analizējot smadzeņu signālus, kas reģistrēti no motora zonām, kad dalībnieks čukstēja vai atdarināja vārdus. Bet paredzēt, ko kāds domā, iekšējo dialogu, ir daudz grūtāk, jo nav kustības, skaidro Vandelts. "Agrāk algoritmi, kas mēģināja paredzēt iekšējo runu, varēja paredzēt tikai trīs vai četrus vārdus un ar zemu precizitāti vai ne reāllaikā," saka Vandelts.

Jaunais pētījums ir visprecīzākais iekšējo vārdu prognozēšanā. Šajā gadījumā smadzeņu signāli tika reģistrēti no atsevišķiem neironiem smadzeņu apgabalā, ko sauc par supramarginālo girusu, kas atrodas aizmugurējā parietālajā garozā. Iepriekšējā pētījumā pētnieki atklāja, ka šī smadzeņu zona atspoguļo runātos vārdus.

Tagad komanda ir paplašinājusi savus atklājumus uz iekšējo valodu. Pētījumā pētnieki vispirms apmācīja ĶMI ierīci, lai atpazītu smadzeņu modeļus, kas radušies, kad četrkāršais dalībnieks iekšēji runāja vai domāja dažus vārdus. Šis apmācības posms ilga aptuveni 15 minūtes. Pēc tam viņi ekrānā parādīja vārdu un lūdza dalībnieku pateikt vārdu iekšēji. Rezultāti parādīja, ka ĶMI algoritmi spēja paredzēt astoņus vārdus ar precizitāti līdz 91%.

Darbs vēl ir provizorisks, taču tas varētu palīdzēt pacientiem ar smadzeņu traumām, paralīzi vai tādām slimībām kā amiotrofiskā laterālā skleroze (ALS), kas ietekmē runu.

Neiroloģiski traucējumi var izraisīt pilnīgu brīvprātīgo muskuļu paralīzi, atstājot pacientus nespēju runāt vai kustēties, bet joprojām spēj domāt un spriest. Šai populācijai iekšējās valodas ĶMI būtu neticami noderīgs.

Sāra Vandelta, Caltech absolvente

Neiroloģijas e-grāmata

Pagājušā gada populārāko interviju, rakstu un ziņu apkopojums. Lejupielādējiet bezmaksas kopiju

"Mēs jau iepriekš esam parādījuši, ka mēs varam atšifrēt iedomātas roku formas, lai tās satvertu no cilvēka supramarginālā girusa," saka Andersens. "Spēja arī atšifrēt runu no šīs zonas liecina, ka implants var atjaunot divas svarīgas cilvēka spējas: satvert un runāt."

Pētnieki arī norāda, ka ĶMI nevar izmantot, lai lasītu cilvēku domas; Ierīce būtu jāapmāca katra cilvēka smadzenēs atsevišķi, un tās darbojas tikai tad, kad cilvēks koncentrējas uz vārdu.

Pētījums, kas ir žurnāla iesniegšanas procesā, bet vēl nav salīdzinoši pārskatīts, ir nosaukts "Tiešsaistes iekšējās runas dekodēšana atsevišķiem neironiem cilvēka dalībniekā". To finansēja Nacionālie veselības institūti, Tianqiao un Chrissy Chen Brain-Machine Interface Center un Boswell Foundation. Citi Caltech autori bez Vandelta un Andersena ir Deivids Bjaness, Kelsija Pejsa, Braiens Lī (PhD '06) un Čārlzs Liu. Lī un Liu ir Caltech apmeklējošie partneri, kas strādā USC Kekas Medicīnas skolas fakultātē.

Avots:

Kalifornijas Tehnoloģiju institūts

.