Научници разумеју речи парализованог пацијента кроз мождане сигнале

У обећавајућем кораку ка омогућавању тешко парализованим људима да комуницирају, истраживачи Универзитета у Јути успели су да дешифрују неизговорене речи само кроз обрасце можданог сигнала.

Научници су користили нову врсту непробојне микроелектроде која седи на врху мозга, а да у њу не завири. Ове електроде су познате као микроЕкоГ, јер су мања адаптација великих електрода које се користе у електрокортикографији, или ЕЦоГ, које су развијене пре неколико деценија.

„Успели смо да декодирамо изговорене речи користећи само сигнале из мозга помоћу уређаја који обећава дуготрајну употребу код парализованих пацијената који сада не могу да говоре“, рекао је Брадлеи Грегер, доцент за биоинжењеринг.

Волонтер који је већ имао краниотомију - привремено делимично уклањање лобање - у покушају да помогне својим тешким епилептичким нападима, јавио се у истраживање. Научници су поставили решетке микроелектрода на врх говорних центара његовог мозга - на моторни кортекс лица, који контролише покрете мишића укључених у говор, а такође и на подручје Верницке-а, које је повезано са разумевањем и разумевањем језика.

С обзиром да микроелектроде заправо не пробијају мождану материју, сматрају се сигурним за постављање на говорна подручја мозга. Са овим микроелектродама на месту, научници су успели да открију и забележе електричне мождане сигнале које генерише неколико хиљада неурона или нервних ћелија.

Након што је добровољац више пута прочитао сваку од 10 речи које би могле бити корисне парализованој особи - да, не, вруће, хладно, гладно, жедно, здраво, збогом, све више и мање - истраживачи су покушали да одгонетну који мождани сигнали представљају сваки од 10 речи анализом промена снаге различитих фреквенција које долазе са сваким нервним сигналом.

Када су се упоређивала било која два мождана сигнала - попут оних која су генерисана када је човек изговорио речи „да“ и „не“ - научници су успели да разликују сваку реч између 76 и 90 процената времена.

Када су научници користили само пет микроелектрода на свакој мрежи од 16 електрода које су биле најтачније у декодирању можданих сигнала из моторног кортекса лица, њихова тачност у разликовању речи порасла је на готово 90 процената.

Међутим, када су научници погледали свих 10 образаца можданих сигнала одједном, успели су да правилно означе сваку реч само 28 до 48 процената времена. Ово је било боље од шансе (10 процената), али се још увек није сматрало довољно јаким.

„То не значи да је проблем у потпуности решен и да сви можемо да се вратимо кући“, каже Грегер. „То значи да делује, и сада морамо да га дорадимо како би људи са синдромом„ закључаног “заиста могли да комуницирају.“

„Очигледни следећи корак - а то је оно што ми тренутно радимо - јесте да то урадимо са већим мрежама од микроелектрода. Можемо повећати мрежу, имати више електрода и извући огромну количину података из мозга, што вероватно значи више речи и бољу тачност “, каже Грегер.

„Ово је доказ концепта. Доказали смо да ти сигнали могу да вам кажу шта особа говори много изнад шансе. Али морамо да будемо у стању да радимо више речи са више тачности пре него што то пацијент заиста може сматрати корисним “, додаје он.

Будући да је методи потребно много више побољшања и подразумева постављање електрода на мозак, Грегер очекује да ће проћи неколико година пре него што ће започети клиничка испитивања парализованих људи који не могу да говоре.

Постоји нада, међутим, да ће континуирана истраживања у овој области на крају довести до бежичног уређаја који може претворити човекове мисли у рачунарски изговорене речи, каже Грегер. Тренутно је једини начин на који људи „закључани“ могу да комуницирају покретом, попут трептања ока или лаганог померања руке или мукотрпним одабиром слова или речи са списка.

Колеге са Универзитета у Јути који су спроводили студију са Грегером били су инжењери електротехнике Спенцер Келлис, докторант и Рицхард Бровн, декан Цоллеге оф Енгинееринг; и Паул Хоусе, доцент за неурохирургију. Други коаутор био је Каи Миллер, неуронаучник са Универзитета Васхингтон у Сијетлу.

Истраживање су финансирали Национални институт за здравство, Агенција за напредне одбрамбене истраживачке пројекте, Фондација за истраживање Универзитета у Јути и Национална научна фондација.

ТхеЈоурнал оф Неурал ЕнгинеерингСептембарско издање објавиће Грегерову студију која показује изводљивост превођења можданих сигнала у рачунарски изговорене речи.

Извор: Универзитет у Јути