Interfețele creier-mașină ar putea într-o zi să ajute pacienții care și-au pierdut capacitatea de a vorbi

Interfețele creier-mașină ar putea într-o zi să ajute pacienții care și-au pierdut capacitatea de a vorbi

O nouă cercetare Caltech arată cum dispozitivele implantate în creierul oamenilor, numite interfețe creier-mașină (IMC), ar putea ajuta într-o zi pacienții care și-au pierdut capacitatea de a vorbi. Într-un nou studiu prezentat la conferința 2022 Society for Neuroscience din San Diego, cercetătorii au arătat că ar putea folosi un IMC pentru a prezice cu exactitate ce cuvinte le gândea doar un participant tetraplegic și nu le vorbea sau mima.

„Este posibil să fi văzut videoclipuri cu persoane cu tetraplegie care folosesc IMC pentru a controla brațele și mâinile robotizate, de exemplu, pentru a lua o sticlă și a bea din ea sau a mânca o bucată de ciocolată”, spune Sarah Wandelt, studentă absolventă în laboratorul Richard Andersen al Caltech, profesor de neuroștiință James G. Boswell și director al Centrului de interfață Tianqiao și Chris Caltech.

„Aceste noi rezultate sunt promițătoare în domeniile limbajului și comunicării. Am folosit IMC pentru a reconstrui limbajul”, spune Wandelt, care a prezentat rezultatele la conferința din 13 noiembrie.

Studiile anterioare au avut un oarecare succes în prezicerea vorbirii participanților prin analizarea semnalelor creierului înregistrate din zonele motorii atunci când un participant a șoptit sau a mimat cuvinte. Dar a prezice ceea ce gândește cineva, dialogul intern, este mult mai dificil pentru că nu există mișcare, explică Wandelt. „În trecut, algoritmii care încercau să prezică vorbirea internă puteau prezice doar trei sau patru cuvinte și cu o precizie scăzută sau nu în timp real”, spune Wandelt.

Noua cercetare este cea mai precisă de până acum în ceea ce privește prezicerea cuvintelor interne. În acest caz, semnalele creierului au fost înregistrate de la neuroni individuali într-o zonă a creierului numită girus supramarginal, situată în cortexul parietal posterior. Într-un studiu anterior, cercetătorii au descoperit că această zonă a creierului reprezintă cuvintele rostite.

Acum, echipa și-a extins constatările la limbajul intern. În cadrul studiului, cercetătorii au instruit mai întâi dispozitivul IMC pentru a recunoaște tiparele creierului produse atunci când anumite cuvinte au fost rostite sau gândite intern de către participantul tetraplegic. Această fază de antrenament a durat aproximativ 15 minute. Apoi au arătat un cuvânt pe un ecran și i-au cerut participantului să rostească cuvântul în interior. Rezultatele au arătat că algoritmii IMC au fost capabili să prezică opt cuvinte cu o precizie de până la 91%.

Lucrarea este încă preliminară, dar ar putea ajuta pacienții cu leziuni cerebrale, paralizii sau boli precum scleroza laterală amiotrofică (ALS) care afectează vorbirea.

Tulburările neurologice pot duce la paralizia completă a mușchilor voluntari, lăsând pacienții incapabili să vorbească sau să se miște, dar încă capabili să gândească și să raționeze. Pentru această populație, un IMC în limbaj intern ar fi incredibil de util.”

Sarah Wandelt, o studentă absolventă la Caltech

Carte electronică pentru neuroștiințe

Compilare a celor mai bune interviuri, articole și știri din ultimul an. Descărcați o copie gratuită

„Am arătat anterior că putem decoda forme imaginare ale mâinii pentru a le apuca din circumvoluția supramarginală umană”, spune Andersen. „Abilitatea de a decoda și vorbirea din această zonă sugerează că un implant poate restabili două abilități umane importante: apucarea și vorbirea.”

Cercetătorii subliniază, de asemenea, că IMC-urile nu pot fi folosite pentru a citi mințile oamenilor; Dispozitivul ar trebui antrenat în creierul fiecărei persoane separat și funcționează doar atunci când o persoană se concentrează pe cuvânt.

Studiul, care este în proces de depunere a jurnalului, dar nu a fost încă revizuit de colegi, se intitulează „Decodificarea vorbirii interne online a neuronilor unici la un participant uman”. A fost finanțat de Institutul Național de Sănătate, Centrul de interfață creier-mașină Tianqiao și Chrissy Chen și Fundația Boswell. Alți autori Caltech, pe lângă Wandelt și Andersen, includ David Bjanes, Kelsie Pejsa, Brian Lee (PhD '06) și Charles Liu. Lee și Liu sunt asociați în vizită la Caltech, care fac parte din facultatea Școlii de Medicină Keck din USC.

Sursă:

Institutul de Tehnologie din California

.