Nowa technologia może pomóc ludziom z paraliżem odzyskać głos
Naukowcy są bliscy wynalezienia technologii, która wykorzystuje kodowanie mózgu i polecenia sterujące pracą mięśni, aby umożliwić ponowne mówienie osobom, które utraciły moc mowy z powodu paraliżu.
Niedawne badania przeprowadzone przez Northwestern University w Evanston w stanie Illinois wykazały, że mózg generuje dźwięki mowy w podobny sposób, jak kontroluje ruchy rąk i ramion.
Odkrycie to przybliża dzień, w którym osoby sparaliżowane - na przykład osoby z „syndromem zamknięcia” - będą w stanie mówić poprzez „interfejs mózg-maszyna”, po prostu próbując wypowiadać słowa.
Artykuł na temat pracy jest teraz dostępny w Journal of Neuroscience.
Zespół przewiduje, że technologia wykorzysta własne kodowanie dźwięków przez mózg wraz z poleceniami, które kontrolują mięśnie warg, języka, podniebienia i krtani, aby je wytworzyć.
Bardziej „intuicyjna” niż technologia Hawkinga
Autorzy wyjaśniają, że taki system byłby bardziej „intuicyjny” niż ten stosowany przez znanego fizyka Stephena Hawkinga, który zmarł na początku tego roku w wieku 76 lat.
Hawking miał rzadką chorobę zwaną stwardnieniem zanikowym bocznym, która spowodowała, że był sparaliżowany i nie mógł mówić naturalnie przez większość swojego życia.
Jednak dzięki interfejsowi komputerowemu, który mógł sterować poruszając policzkiem, mógł pisać słowa i zdania, które następnie odczytywał syntezator mowy.
Chociaż metoda spełnia swoje zadanie, jest powolna i pracochłonna. To nie jest artykułowanie mowy, którą mózg koduje i wysyła do mięśni, które wydają dźwięki.
Zamiast tego wymaga, aby osoba przeszła przez proces bardziej podobny do pisania; muszą na przykład pomyśleć o pisemnej formie słów i zdań, które chcą wypowiedzieć, a nie tylko o ich dźwiękach.
„Fonemy i gesty artykulacyjne”
W badaniu zastosowano model produkcji mowy, który składa się z dwóch części: formułowania fonemów i „gestów artykulacyjnych”.
Pierwsza to hierarchiczny proces dzielenia zdań, fraz, słów i sylab na poszczególne dźwięki lub fonemy. Drugi to ich produkcja poprzez kontrolę mięśni artykulacyjnych na przewodzie głosowym. Aż do tej pracy nie było wiadomo, w jaki sposób mózg faktycznie je planował i reprezentował.
„Postawiliśmy hipotezę”, zauważa starszy autor badania, dr Marc W. Slutzky, profesor nadzwyczajny neurologii i fizjologii, „mózgowe obszary ruchowe mowy miałyby podobną organizację do ruchowych obszarów mózgu ramienia”.
Następnie wyjaśnia, że zidentyfikowali dwa obszary mózgu, które są zaangażowane w wytwarzanie mowy, informując: „Kora przedśrodkowa reprezentowała gesty w większym stopniu niż fonemy. Dolna kora czołowa, która jest obszarem mowy wyższego poziomu, reprezentowała zarówno fonemy, jak i gesty ”.
On i jego koledzy dokonali tego odkrycia, badając aktywność mózgu u osób z elektrodami wszczepionymi do mózgu podczas operacji usunięcia guzów. Pacjenci musieli być przytomni podczas operacji, ponieważ musieli odczytywać słowa z ekranu.
Autorzy wyjaśniają:
„Te odkrycia sugerują, że wytwarzanie mowy ma podobną krytyczną strukturę organizacyjną z ruchem innych części ciała”.
„Ma to ważne implikacje”, podsumowują, „zarówno dla naszego rozumienia produkcji mowy, jak i dla projektowania interfejsów mózg-maszyna w celu przywrócenia komunikacji ludziom, którzy nie mogą mówić”.
Na podstawie uzyskanych wyników planują teraz zbudować algorytm interfejsu mózg-maszyna, który oprócz dekodowania gestów będzie również w stanie tworzyć słowa poprzez ich łączenie.
