Εμφύτευμα εγκεφάλου αποκωδικοποιεί ταυτόχρονα ομιλία και χειρονομίες

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο απέδειξαν για πρώτη φορά ότι μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή μπορεί να μεταφράζει ταυτόχρονα την επιδιωκόμενη ομιλία και τις χειρονομίες του άνω μέρους του σώματος ενός παράλυτου ατόμου, επιτρέποντάς του να ελέγχει ένα ψηφιακό άβαταρ που μιλά και κινείται ταυτόχρονα. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν τη Δευτέρα στο Nature Neuroscience, αποτελούν ένα βήμα προς την αποκατάσταση του πλούτου της φυσικής ανθρώπινης επικοινωνίας για άτομα με σοβαρή παράλυση.medicalxpress+1

Αποκωδικοποιώντας δύο κανάλια ταυτόχρονα

Υπό την καθοδήγηση του νευροχειρουργού Edward Chang, η ομάδα εμφύτευσε λεπτές συστοιχίες ηλεκτροδίων στον αισθητικοκινητικό φλοιό του εγκεφάλου τριών ασθενών με διαφορετικούς βαθμούς παράλυσης του φωνητικού συστήματος και του σώματος, που προκλήθηκαν από παθήσεις όπως η ALS και το εγκεφαλικό στέλεχος. Οι συστοιχίες ηλεκτροεγκεφαλογραφίας 253 ηλεκτροδίων κατέγραψαν νευρικά σήματα καθώς οι συμμετέχοντες προσπαθούσαν να εκφωνήσουν φράσεις και να εκτελέσουν κοινές χειρονομίες, όπως έναν χαιρετισμό ή μια κίνηση επιδοκιμασίας, τόσο μεμονωμένα όσο και συνδυαστικά.nature+1

Προηγούμενες διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή επέτρεπαν είτε την ομιλία είτε την κίνηση ανεξάρτητα, αλλά ο συνδυασμός των δύο υποβάθμιζε την απόδοση. Η ομάδα του Chang ανακάλυψε ότι τα εγκεφαλικά σήματα που παράγονται κατά την ταυτόχρονη ομιλία και χειρονομία δεν είναι απλώς το άθροισμα των δύο μεμονωμένων σημάτων. "Η συζήτηση αφορά πολύ περισσότερα από τις λέξεις που εκφέρονται. Είναι μια πολυεπίπεδη, δυναμική διαδικασία που περιλαμβάνει ολόκληρο τον κινητικό φλοιό", δήλωσε ο Chang. Οι αποκωδικοποιητές μηχανικής μάθησης που εκπαιδεύτηκαν ειδικά σε δεδομένα ταυτόχρονης ομιλίας και χειρονομίας ξεπέρασαν σε απόδοση εκείνους που εκπαιδεύτηκαν σε μεμονωμένες εργασίες και μετέφρασαν επιτυχώς τις σκέψεις δύο συμμετεχόντων σε εντολές για το άβαταρ.medicalxpress+1

Πέρα από την παρακολούθηση ματιών

Το τρέχον πρότυπο φροντίδας για άτομα με σοβαρή παράλυση, τα συστήματα παρακολούθησης ματιών που επιτρέπουν τη μετατροπή κειμένου σε ομιλία, είναι αργό, προσφέρει περιορισμένη έκφραση και μπορεί να είναι σωματικά εξαντλητικό. Η νέα διεπαφή στοχεύει να προσφέρει μια πιο φυσική εναλλακτική λύση αποκαθιστώντας τα μη λεκτικά μηνύματα παράλληλα με τις λέξεις. "Αυτά τα ελπιδοφόρα αποτελέσματα μου δίνουν την ελπίδα ότι στο μέλλον, οι ασθενείς με σοβαρή παράλυση θα είναι σε θέση να ανακτήσουν την ολιστική φύση της ανθρώπινης επικοινωνίας", δήλωσε η Debara Tucci, διευθύντρια του Εθνικού Ινστιτούτου Κώφωσης και Άλλων Διαταραχών Επικοινωνίας των NIH.medicalxpress+1

Τι ακολουθεί

Το σύστημα που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη βασίστηκε σε ενσύρματες συνδέσεις μεταξύ εμφυτευμένων αισθητήρων και εξωτερικών μονάδων επεξεργασίας. Ο Chang δήλωσε ότι η ομάδα του θα δοκιμάσει σύντομα μια πλήρως εμφυτεύσιμη, ασύρματη έκδοση με καλύτερες προοπτικές για μακροχρόνια, καθημερινή χρήση. Η έρευνα βασίζεται σε προγενέστερη εργασία του εργαστηρίου, η οποία το 2023 απέδειξε ότι ένα εμφύτευμα εγκεφάλου θα μπορούσε να καθοδηγήσει την ομιλία και τις εκφράσεις του προσώπου ενός ψηφιακού άβαταρ για έναν παράλυτο ασθενή.techxplore+2