Neuroproteza, która umożliwia komunikację osobom z ciężkim paraliżem

Neuroproteza opracowana przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco umożliwia komunikację osobom z poważnym paraliżem. Opracowany przez badaczy układ przekłada sygnały z mózgu bezpośrednio na słowa, które pojawiają na ekranie w postaci tekstu.

Poprzednie prace w dziedzinie neuroprotetyki komunikacyjnej koncentrowały się na przywróceniu komunikacji poprzez podejście oparte na wpisywaniu liter w tekście jedna po drugiej. Badanie przeprowadzone na UCSF zasadniczo się od nich różni. Kalifornijski zespół dąży do tłumaczenia sygnałów kontrolujących mięśnie układu mowy podczas wypowiadania słów. To podejście wykorzystuje naturalne i płynne aspekty mowy i obiecuje szybszą, bardziej organiczną komunikację.

Według naszej wiedzy jest to pierwsza udana demonstracja bezpośredniego dekodowania pełnych słów z aktywności mózgu sparaliżowanej osoby. Neuroproteza pozwoli na przywrócenie komunikacji poprzez wykorzystanie naturalnego mechanizmu mowy – mówi Edward Chang, neurochirurg z UCSF.

Neuroproteza i słownik liczący 50 słów

Aby zbadać potencjał tej technologii u pacjentów z paraliżem, Chang nawiązał współpracę z kolegą dr Karuneshem Ganguly, doktorem habilitowanym neurologii. Pierwszym uczestnikiem był mężczyzna po trzydziestce, który ponad 15 lat temu doznał poważnego udaru pnia mózgu. Od tego czasu może poruszać szyją, głową i kończynami w bardzo ograniczonym zakresie. Komunikuje się on ze światem za pomocą wskaźnika przymocowanego do czapki bejsbolowej, wybierając nim litery na ekranie.

Uczestnik badania rozpoczął prace od opracowania wspólnie z naukowcami 50-wyrazowego słownika. Chodziło o to, aby zespół Changa mógł je łatwo rozpoznać na podstawie aktywności mózgu za pomocą zaawansowanych algorytmów komputerowych. Słownictwo, zawierające słowa takie jak „woda”, „rodzina” i „dobry”, wystarczyło do stworzenia setek zdań pomocnych w codziennym życiu. Po wszczepieniu elektrod, neurochirurdzy zarejestrowali 22 godziny aktywności nerwowej w obszarze mózgu odpowiedzialnym za układ mowy. W czasie 48 sesji uczestnik badania starał się wypowiedzieć każde z 50 słów składających się na jego „słownik”, a elektrody zapisywały sygnały generowane w tym czasie.

Dzięki użyciu sztucznej inteligencji neuroproteza była w stanie dekodować słowa z szybkością do 18 słów na minutę i dokładnością nawet 93%. Do sukcesu przyczynił się też model języka, w którym zaimplementowano funkcję autokorekty. Jest oba bardzo podobna w działaniu do tej używanej przez konsumenckie oprogramowanie do obsługi wiadomości tekstowych i rozpoznawania mowy.

Więcej o badaniu możecie dowiedzieć się z tego filmu:

Źródło: UCSF