SG.hu·
Képes dekódolni a belső beszédet egy új agyi implantátum
A Stanford kutatói elektródákat és mesterséges intelligenciát használnak, hogy segítsenek azoknak az embereknek, akiknek a bénulása megakadályozza a fizikai beszédet.
Kaliforniai tudósok kifejlesztettek egy, szerintük az első olyan agyi implantátumot, amely képes dekódolni és hangoztatni a belső beszédet - azokat a szavakat, amelyeket azok az emberek képzelnek el a fejükben, akiknek a bénulása megakadályozza, hogy megpróbáljanak beszélni. A kutatók korábban már hangot adtak azoknak az embereknek, akik nem tudtak beszélni, azáltal, hogy felvették az agy motoros kéregében keletkező jeleket, amikor azok megpróbálták mozgatni a szájukat, nyelvüket, ajkaikat és hangszálaikat. Most a Stanford Egyetem kutatócsoportjának sikerült megkerülnie a fizikai beszéd megkísérlésének szükségességét.
"Ez az első alkalom, hogy sikerült megértenünk, hogyan néz ki az agyi aktivitás, amikor csak a beszédre gondolunk” - mondta Erin Kunz, a Stanford Egyetem kutatója, a Cell folyóiratban megjelent, a projektet leíró cikk vezető szerzője. "A súlyos beszéd- és motorikus károsodásokkal élő emberek számára a belső beszéd dekódolására képes agy-számítógép interfészek (BCI-k) segíthetnek abban, hogy sokkal könnyebben és természetesebben kommunikáljanak." A magán- és az akadémiai szektorban intenzív kutatás és fejlesztés folyik a BCI-k terén, hogy javítsák a fogyatékkal élők kommunikációját és mobilitását.
A Stanford-i tanulmányban négy, amyotrophiás laterális szklerózis (ALS) vagy agytörzsi stroke miatt súlyosan megbénult résztvevő vett részt. Kunz szerint egyikük csak a szemével tudott kommunikálni, a pupilláit fel-le mozgatva jelentette ki az igent, jobbra-balra pedig a nemet. Miután a BrainGate BCI konzorcium elektródáit beültették a motoros kéregbe, az agy beszédet irányító területébe, megkérték őket, hogy próbáljanak meg beszélni, vagy csendben képzeljenek el egy sor szót. Ezután MI-modelleket tanítottak meg arra, hogy felismerjék az egyes fonémákhoz - a beszéd egységeihez - kapcsolódó idegi aktivitás mintákat, és azokat mondatokká összekapcsolják. A képzeletbeli beszéd a motoros kéregben olyan aktivitásmintákat eredményezett, amelyek hasonlóak voltak a beszédkísérletekhez, de egyértelmű különbségek is voltak közöttük. A belső beszédből származó jelek gyengébbek voltak, de elég jól felismerhetők ahhoz, hogy valós időben akár 74 százalékos pontosságot érjenek el.
Frank Willett, a Stanford idegsebészeti adjunktusa szerint a dekódolás elég megbízható volt ahhoz, hogy bebizonyítsa: az implantátum hardverének és a felismerő szoftvernek a fejlesztésével „a jövőbeli rendszerek kizárólag a belső beszéd segítségével képesek lesznek helyreállítani a folyékony, gyors és kényelmes beszédet. A bénult emberek számára a beszéd megkísérlése lassú és fárasztó lehet, és ha a bénulás részleges, zavaró hangokat és légzésszabályozási nehézségeket okozhat” - mondta.
A tanulmány során jelentős felfedezés volt, hogy a BCI képes volt felvenni néhány belső beszédet, amelyet a résztvevőknek nem utasítottak, hogy elképzeljenek, például számokat, amikor a képernyőn lévő alakzatokat számolták. Ez felvetette a felhasználó akaratával ellentétes magán gondolatok kiszivárgásának kérdését. A magánélet védelme érdekében a stanfordi csapat bemutatott egy jelszóval védett rendszert, amely megakadályozza, hogy a BCI dekódolja a belső beszédet, hacsak a felhasználó nem oldja fel azt egy jelszó elképzelésével. A tanulmányban a „chitty chitty bang bang” kifejezés 98 százalékos sikerrel akadályozta meg a magán gondolatok akaratlan dekódolását. "Ez a munka valódi reményt ad arra, hogy a beszéd-BCI-k egy napon visszaállíthatják a beszélgetéshez hasonlóan folyékony, természetes és kényelmes kommunikációt” - mondta Willett.
Kaliforniai tudósok kifejlesztettek egy, szerintük az első olyan agyi implantátumot, amely képes dekódolni és hangoztatni a belső beszédet - azokat a szavakat, amelyeket azok az emberek képzelnek el a fejükben, akiknek a bénulása megakadályozza, hogy megpróbáljanak beszélni. A kutatók korábban már hangot adtak azoknak az embereknek, akik nem tudtak beszélni, azáltal, hogy felvették az agy motoros kéregében keletkező jeleket, amikor azok megpróbálták mozgatni a szájukat, nyelvüket, ajkaikat és hangszálaikat. Most a Stanford Egyetem kutatócsoportjának sikerült megkerülnie a fizikai beszéd megkísérlésének szükségességét.
"Ez az első alkalom, hogy sikerült megértenünk, hogyan néz ki az agyi aktivitás, amikor csak a beszédre gondolunk” - mondta Erin Kunz, a Stanford Egyetem kutatója, a Cell folyóiratban megjelent, a projektet leíró cikk vezető szerzője. "A súlyos beszéd- és motorikus károsodásokkal élő emberek számára a belső beszéd dekódolására képes agy-számítógép interfészek (BCI-k) segíthetnek abban, hogy sokkal könnyebben és természetesebben kommunikáljanak." A magán- és az akadémiai szektorban intenzív kutatás és fejlesztés folyik a BCI-k terén, hogy javítsák a fogyatékkal élők kommunikációját és mobilitását.
A Stanford-i tanulmányban négy, amyotrophiás laterális szklerózis (ALS) vagy agytörzsi stroke miatt súlyosan megbénult résztvevő vett részt. Kunz szerint egyikük csak a szemével tudott kommunikálni, a pupilláit fel-le mozgatva jelentette ki az igent, jobbra-balra pedig a nemet. Miután a BrainGate BCI konzorcium elektródáit beültették a motoros kéregbe, az agy beszédet irányító területébe, megkérték őket, hogy próbáljanak meg beszélni, vagy csendben képzeljenek el egy sor szót. Ezután MI-modelleket tanítottak meg arra, hogy felismerjék az egyes fonémákhoz - a beszéd egységeihez - kapcsolódó idegi aktivitás mintákat, és azokat mondatokká összekapcsolják. A képzeletbeli beszéd a motoros kéregben olyan aktivitásmintákat eredményezett, amelyek hasonlóak voltak a beszédkísérletekhez, de egyértelmű különbségek is voltak közöttük. A belső beszédből származó jelek gyengébbek voltak, de elég jól felismerhetők ahhoz, hogy valós időben akár 74 százalékos pontosságot érjenek el.
Frank Willett, a Stanford idegsebészeti adjunktusa szerint a dekódolás elég megbízható volt ahhoz, hogy bebizonyítsa: az implantátum hardverének és a felismerő szoftvernek a fejlesztésével „a jövőbeli rendszerek kizárólag a belső beszéd segítségével képesek lesznek helyreállítani a folyékony, gyors és kényelmes beszédet. A bénult emberek számára a beszéd megkísérlése lassú és fárasztó lehet, és ha a bénulás részleges, zavaró hangokat és légzésszabályozási nehézségeket okozhat” - mondta.
A tanulmány során jelentős felfedezés volt, hogy a BCI képes volt felvenni néhány belső beszédet, amelyet a résztvevőknek nem utasítottak, hogy elképzeljenek, például számokat, amikor a képernyőn lévő alakzatokat számolták. Ez felvetette a felhasználó akaratával ellentétes magán gondolatok kiszivárgásának kérdését. A magánélet védelme érdekében a stanfordi csapat bemutatott egy jelszóval védett rendszert, amely megakadályozza, hogy a BCI dekódolja a belső beszédet, hacsak a felhasználó nem oldja fel azt egy jelszó elképzelésével. A tanulmányban a „chitty chitty bang bang” kifejezés 98 százalékos sikerrel akadályozta meg a magán gondolatok akaratlan dekódolását. "Ez a munka valódi reményt ad arra, hogy a beszéd-BCI-k egy napon visszaállíthatják a beszélgetéshez hasonlóan folyékony, természetes és kényelmes kommunikációt” - mondta Willett.