123RF
Opracowano implant mózgu, który ma czytać myśli
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 09.11.2023
Źródło: Marek Matacz/PAP, Nature Communications: „High-resolution neural recordings improve the accuracy of speech decoding”
Działy:
Aktualności w Neurologia
Aktualności
| Tagi: | implant, mózg, ALS, stwardnienie zanikowe boczne |
Opracowano niewielkie urządzenie wszczepiane do mózgu, które czyta sygnały z ośrodka mowy. Wielu pacjentów cierpi na upośledzające zaburzenia motoryczne, takie jak ALS (stwardnienie zanikowe boczne) czy zespół zamknięcia, co powoduje u nich niezdolność do mówienia.
Naukowcy z Duke University (USA) opracowali implant, który – choć jeszcze niedoskonale – sygnały powstające w mózgu dekoduje na mowę.
– Wielu pacjentów cierpi na upośledzające zaburzenia motoryczne, takie jak ALS (stwardnienie zanikowe boczne) czy zespół zamknięcia, co powoduje u nich niezdolność do mówienia. Obecne rozwiązania, które umożliwiają im komunikację, działają bardzo wolno i są trudne w użyciu – mówi dr Gregory Cogan, autor publikacji, która ukazała się w periodyku „Nature Communications”.
Badacze mówią tutaj np. o niewielkich, testowanych już implantach, które umieszcza się na powierzchni mózgu.
Działanie takich urządzeń porównują ze słuchaniem audiobooków przy połowie normalnej prędkości. To tempo wynika ze zbyt małej liczby czujników obecnych w takim urządzeniu.
W opisanym właśnie implancie wielkości znaczka pocztowego, wykonanym z giętkiego tworzywa, badacze zmieścili 256 takich mikroskopijnych sensorów. Im więcej czujników, tym dokładniej można dekodować pracę neuronów.
Wynalazek został już przetestowany na pacjentach, którzy przechodzili operację mózgu z innych powodów, np. w ramach terapii choroby Parkinsona czy wycięcia guza. Ochotnicy słuchali pozbawionych sensu słów, takich jak „ava”, „kug” czy „vip”, i później je powtarzali. Implant nagrywał aktywność ich mózgów.
W czasie mowy mózg steruje ponad setką mięśni w jamie ustnej, języku i krtani – wyjaśniają badacze.
Z pomocą tak zebranych informacji wytrenowali oni sztuczną inteligencję i później sprawdzili, jak system radzi sobie z rozpoznawaniem dźwięków na podstawie danych o aktywności mózgu. Średnio system prawidłowo rozpoznawał głoski w 40 proc. przypadków. Może się wydawać, że to niewiele, ale w czasie operacji mózgów ochotników naukowcy mieli tylko 15 minut na całą procedurę i zbieranie danych z mowy trwało zaledwie 90 sekund.
W badaniach z wcześniejszymi, prostszymi wersjami urządzenia tego typu korzystano z danych gromadzonych w czasie wielu godzin, a nawet dni – podkreślają naukowcy. A dzięki otrzymanemu właśnie grantowi w wysokości prawie 2,5 mln dolarów planują stworzyć bezprzewodową wersję implantu.
– Obecnie pracujemy nad urządzeniem tego samego rodzaju, które jednak nie będzie miało żadnych przewodów. Będzie można się z nim poruszać bez potrzeby podłączania do zasilania – mówi dr Cogan.
Choć będzie to wymagało jeszcze wiele pracy, twórcy wynalazku liczą, że z czasem zacznie on przywracać mowę.
– Znajdujemy się w momencie, w którym generowana mowa nadal jest dużo wolniejsza od naturalnej. Jednak widać trajektorię, dzięki której możemy dotrzeć do celu – mówi jeden z badaczy, dr Jonathan Viventi.
– Wielu pacjentów cierpi na upośledzające zaburzenia motoryczne, takie jak ALS (stwardnienie zanikowe boczne) czy zespół zamknięcia, co powoduje u nich niezdolność do mówienia. Obecne rozwiązania, które umożliwiają im komunikację, działają bardzo wolno i są trudne w użyciu – mówi dr Gregory Cogan, autor publikacji, która ukazała się w periodyku „Nature Communications”.
Badacze mówią tutaj np. o niewielkich, testowanych już implantach, które umieszcza się na powierzchni mózgu.
Działanie takich urządzeń porównują ze słuchaniem audiobooków przy połowie normalnej prędkości. To tempo wynika ze zbyt małej liczby czujników obecnych w takim urządzeniu.
W opisanym właśnie implancie wielkości znaczka pocztowego, wykonanym z giętkiego tworzywa, badacze zmieścili 256 takich mikroskopijnych sensorów. Im więcej czujników, tym dokładniej można dekodować pracę neuronów.
Wynalazek został już przetestowany na pacjentach, którzy przechodzili operację mózgu z innych powodów, np. w ramach terapii choroby Parkinsona czy wycięcia guza. Ochotnicy słuchali pozbawionych sensu słów, takich jak „ava”, „kug” czy „vip”, i później je powtarzali. Implant nagrywał aktywność ich mózgów.
W czasie mowy mózg steruje ponad setką mięśni w jamie ustnej, języku i krtani – wyjaśniają badacze.
Z pomocą tak zebranych informacji wytrenowali oni sztuczną inteligencję i później sprawdzili, jak system radzi sobie z rozpoznawaniem dźwięków na podstawie danych o aktywności mózgu. Średnio system prawidłowo rozpoznawał głoski w 40 proc. przypadków. Może się wydawać, że to niewiele, ale w czasie operacji mózgów ochotników naukowcy mieli tylko 15 minut na całą procedurę i zbieranie danych z mowy trwało zaledwie 90 sekund.
W badaniach z wcześniejszymi, prostszymi wersjami urządzenia tego typu korzystano z danych gromadzonych w czasie wielu godzin, a nawet dni – podkreślają naukowcy. A dzięki otrzymanemu właśnie grantowi w wysokości prawie 2,5 mln dolarów planują stworzyć bezprzewodową wersję implantu.
– Obecnie pracujemy nad urządzeniem tego samego rodzaju, które jednak nie będzie miało żadnych przewodów. Będzie można się z nim poruszać bez potrzeby podłączania do zasilania – mówi dr Cogan.
Choć będzie to wymagało jeszcze wiele pracy, twórcy wynalazku liczą, że z czasem zacznie on przywracać mowę.
– Znajdujemy się w momencie, w którym generowana mowa nadal jest dużo wolniejsza od naturalnej. Jednak widać trajektorię, dzięki której możemy dotrzeć do celu – mówi jeden z badaczy, dr Jonathan Viventi.
