Hjerneimplantat dekoder tale og bevegelser samtidig for første gang

Forskere ved University of California, San Francisco har for første gang demonstrert at et enkelt hjerne-maskin-grensesnitt kan oversette en lam persons tiltenkte tale og overkroppsbevegelser samtidig, noe som gjør det mulig å styre en virtuell avatar som både snakker og beveger seg. Funnene, som ble publisert mandag i Nature Neuroscience, markerer et skritt mot å gjenopprette rikdommen i naturlig menneskelig kommunikasjon for personer med alvorlig lammelse.medicalxpress+1

Dekoding av to kanaler samtidig

Ledet av nevrokirurg Edward Chang implanterte teamet tynne elektrodenett på hjernens sensorimotoriske korteks hos tre pasienter med varierende grad av lammelse i stemmeorganer og kropp forårsaket av tilstander som ALS og hjernestammeslag. Elektrokortikografi-matrisene med 253 elektroder fanget opp nevrale signaler mens deltakerne forsøkte å si fraser og utføre vanlige bevegelser, som å vinke eller gi tommel opp, både isolert og samtidig.nature+1

Tidligere grensesnitt har muliggjort enten tale eller bevegelse uavhengig av hverandre, men å kombinere de to har tidligere redusert ytelsen. Changs team oppdaget at hjernesignalene som produseres under samtidig tale og bevegelse ikke bare er en sum av de to individuelle signalene. "Samtale handler om mye mer enn ordene som blir sagt. Det er en prosess i flere lag som involverer hele den motoriske hjernebarken," sa Chang. Maskinlæringsdekodere trent spesifikt på data fra samtidig tale og bevegelse utkonkurrerte de som var trent på isolerte oppgaver, og oversatte vellykket tankene til to deltakere til avatar-kommandoer.medicalxpress+1

Utover øyesporing

Dagens standardbehandling for personer med alvorlig lammelse, øyesporingssystemer som muliggjør tekst-til-tale, er langsom, gir begrenset uttrykksmulighet og kan være fysisk utmattende. Det nye grensesnittet har som mål å tilby et mer naturlig alternativ ved å gjenopprette ikke-verbale signaler sammen med ord. "Disse lovende resultatene gir meg håp om at pasienter med alvorlig lammelse i fremtiden vil kunne gjenvinne den helhetlige naturen i menneskelig kommunikasjon," sa Debara Tucci, direktør ved NIH sitt nasjonale institutt for døvhet og andre kommunikasjonsforstyrrelser.medicalxpress+1

Hva skjer videre

Systemet som ble brukt i denne studien var avhengig av kablede forbindelser mellom implanterte sensorer og eksterne prosesseringsenheter. Chang sa at teamet hans snart vil teste en fullt implanterbar, trådløs versjon med bedre utsikter for langvarig, daglig bruk. Forskningen bygger på laboratoriets tidligere arbeid, som i 2023 demonstrerte at et hjerneimplantat kunne styre en digital avatars tale og ansiktsuttrykk for en enkelt lam pasient.techxplore+2