Un implant cerebral uimitor le dă voce oamenilor care nu au putut vorbi timp de ani întregi

Există o nouă speranță pentru oamenii care și-au pierdut capacitatea de a vorbi, datorită unui implant cerebral uimitor.

În două cazuri separate, oamenii de știință au folosit cu succes implanturile cerebrale și învățarea automată pentru a le reda pacienților vocea după ce aceștia și-au pierdut capacitatea de a vorbi; un pacient nu a mai putut vorbi după un accident vascular cerebral, iar celălalt, ca rezultat al sclerozei laterale amiotrofice (ALS). Împreună, rezultatele reprezintă speranța pentru o nouă modalitate de a comunica cu lumea din jur pentru persoanele care trăiesc cu paralizie.

„Vreau ca pacienții să mă vadă și să știe că viața lor nu se termină după o astfel de afecțiune. Vreau să le arăt că dizabilitățile nu trebuie să ne oprească sau să încetinească”, scrie Ann, care a suferea de sindromul de dezaferentare (locked-in syndrome) în urma unui accident vascular cerebral din 2005.

În ultimii ani, s-au făcut progrese mari în tehnologia interfețelor cerebrale, dar nu există o soluție universală, notează Science Alert.

Un implant cerebral uimitor le-ar putea reda vorbirea persoanelor paralizate

Electrozii sunt folosiți pentru a înregistra activitatea neuronală a unei persoane în timp ce aceasta se gândește la îndeplinirea unei anumite sarcini sau acțiuni. Aceste înregistrări sunt apoi folosite pentru a instrui un hardware sau un software pentru a îndeplini acea sarcină; de exemplu, un braț protetic se va îndoi ca răspuns la o persoană care se gândește că își îndoaie brațul.

Fiecare persoană are o activitate cerebrală diferită, așa că antrenarea aparatelor pentru decoda semnalele neuronale trebuie făcută separat pentru fiecare pacient. Având în vedere că limbajul este în sine incredibil de complex, nu este deloc ușor să realizezi o interfață cerebrală, sau o neuroproteză, care poate traduce gândurile unei persoane în cuvinte rostite.

Neurochirurgul Edward Chang, de la Universitatea din California San Francisco (SUA), și colegii săi au fost responsabili pentru restabilirea vorbirii lui Ann, în timp ce neurologul Frank Willett, de la Universitatea Stanford (SUA), și colegii săi i-au restabilit vorbirea lui Pat Bennett, care și-a pierdut capacitatea de a vorbi din cauza ALS; aceeași boală care l-a afectat și pe regretatul fizician Stephen Hawking.

„Imaginați-vă cât de diferită va fi desfășurarea activităților de zi cu zi, cum ar fi cumpărăturile, participarea la întâlniri, comandarea de mâncare, mersul la bancă, vorbitul la telefon, exprimarea dragostei sau a aprecierii, chiar și cearta, atunci când persoanele nonverbale își vor putea comunica gândurile în în timp real”, scrie Bennett.

Cum funcționează tehnologia?

Ambele echipe au folosit o metodologie similară. Matrice de electrozi au fost implantate în creierul fiecărui pacient, 128 de electrozi în cel al lui Bennett și 253 în cel al lui Ann. Apoi fiecare a trecut prin procesul minuțios de a se gândi că rostește cuvinte și propoziții diferite.

Repertoriul lui Ann era format din 1.024 de cuvinte, dar ea s-a gândit să facă și expresii faciale. În plus, AI-ul a fost antrenat să nu recunoască cuvintele, ci fonemele, adică unitățile de sunet de bază care alcătuiesc cuvintele. Acest lucru a redus dramatic numărul de unități pe care AI-ul trebuia să le înțeleagă.

Echipa a folosit aceste date și înregistrările cu Ann vorbind făcute înainte de accidentul vascular cerebral, pentru a crea un avatar virtual care vorbește cu vocea ei. În cele din urmă, prin avatarul ei, Ann a putut să comunice aproape la fel de repede ca oamenii din jur.

Ce rezultate a produs interfața cerebrală?

„Când eram la spitalul de recuperare, logopedul nu știa ce să facă cu mine. Implicarea în acest studiu mi-a dat un sentiment de scop, simt că contribui la societate. Simt că am din nou un loc de muncă. Este uimitor că am trăit atât de mult; acest studiu mi-a permis să trăiesc cu adevărat în timp ce sunt încă în viață!”, scrie ea.

Bennett, pe de altă parte, a urmat aproximativ 100 de ore de pregătire, care s-a bazat tot pe foneme, repetând propoziții alese aleatoriu dintr-un set mare de date. Rata de eroare a sistemului după acest antrenament, pe un vocabular de 50 de cuvinte, este de doar 9,1%, iar vorbirea lui Bennett este decodificată cu o rată de aproximativ 62 de cuvinte pe minut.

Rata de eroare cu un vocabular de 125.000 de cuvinte este de 23,8%, dar cercetătorii notează că este prima dată când un vocabular atât de mare este testat cu un astfel de implant cerebral uimitor. Rezultatele, spun toți cei implicați, sunt extrem de promițătoare.

Un implant cerebral uimitor cu rezultate promițătoare

„Rezultatele inițiale au dovedit că acest implant cerebral uimitor funcționează și, în cele din urmă, tehnologia va ajunge accesibilă pentru persoanele care nu pot vorbi. Pentru cei care sunt nonverbali, acest lucru înseamnă că pot rămâne conectați cu lumea, pot continua să lucreze, să mențină prietenii și relații de familie”, scrie Bennett.

Cele două studii au fost publicate în Nature:

Primul studiu poate fi găsit aici.

Cel de-al doilea studiu poate fi găsit aici.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au identificat genele care influențează direct ceea ce mâncăm

Top 5 alimente bogate în prebiotice, conform cercetătorilor

O boală străveche a reapărut în Statele Unite ale Americii

Un studiu a descoperit un mecanism nou și neașteptat de răspândire a celulelor canceroase