A tudósok az agyi jeleken keresztül értik a megbénult beteg szavait
A tudósok egy újfajta, áthatolhatatlan mikroelektródot használtak, amely az agy tetején ül, anélkül, hogy beleütött volna. Ezeket az elektródákat microECoG-ként ismerik, mivel ezek az elektrokortikográfiában használt nagy elektródák, vagy az EKoG kisebb adaptációi, amelyeket évtizedekkel ezelőtt fejlesztettek ki.
"A kimondott szavakat csak az agyból érkező jelek segítségével tudtuk dekódolni egy olyan eszközzel, amely hosszú távú felhasználásra ígérkezik olyan bénult betegeknél, akik most nem tudnak beszélni" - mondta Bradley Greger, a biomérnöki adjunktus.
Egy önkéntes, akinek már volt kraniotómiája - ideiglenes részleges koponyaeltávolítás - annak érdekében, hogy segítsen súlyos epilepsziás rohamain, önként jelentkezett a kutatásba. A tudósok mikroelektródák rácsait tették agyának beszédközpontjai tetejére - az arc motoros kérgére, amely a beszédben részt vevő izmok mozgását vezérli, valamint a Wernicke területére, amely a nyelv megértésével és megértésével jár.
Mivel a mikroelektródák valójában nem átszúrják az agy anyagát, biztonságosnak tekinthetők az agy beszédterületein történő elhelyezésük szempontjából. Ezekkel a mikroelektródákkal a tudósok képesek voltak észlelni és rögzíteni a néhány ezer idegsejt vagy idegsejt által generált elektromos agyi jeleket.
Miután az önkéntes többször elolvasta mind a 10 szót, amelyek hasznosak lehetnek egy bénult ember számára - igen, nem, meleg, hideg, éhes, szomjas, hello, viszlát, egyre kevésbé - a kutatók megpróbálták kideríteni, hogy melyik agyi jelek képviselik az egyes szavakat 10 szó, elemezve az egyes idegszignálokba beérkező különböző frekvenciák erősségének változását
Bármely két agyi jel összehasonlításakor - például azoknál, amelyek akkor keletkeztek, amikor a férfi kimondta az „igen” és a „nem” szavakat - a tudósok képesek voltak megkülönböztetni az egyes szavak közötti időt 76–90 százalékban.
Amikor a tudósok minden 16 elektródás rácson csak azt az öt mikroelektródot használták, amelyek a legpontosabbak voltak az arc motoros kéregéből származó agyjelek dekódolásában, a szavak megkülönböztetésének pontossága csaknem 90 százalékra emelkedett.
Amikor a tudósok mind a tíz agyi jelmintát egyszerre megnézték, az egyes szavakat csak az idő 28–48 százalékában tudták helyesen felcímkézni. Ez jobb volt, mint a véletlen (10 százalék), de még nem tartották elég erősnek.
"Ez nem azt jelenti, hogy a probléma teljesen megoldódott, és mindannyian hazamehetünk" - mondja Greger. "Ez azt jelenti, hogy működik, és most finomítanunk kell, hogy a" bezárt "szindrómás emberek valóban kommunikálni tudjanak."
„A kézenfekvő következő lépés - és most éppen ezt tesszük -, hogy nagyobb mikroelektródás rácsokkal végezzük. Nagyobbá tehetjük a rácsot, több elektródával rendelkezhetünk, és óriási mennyiségű adatot kaphatunk az agyból, ami valószínűleg több szót és jobb pontosságot jelent "- mondja Greger.
„Ez a koncepció bizonyítéka. Bizonyítottuk, hogy ezek a jelek jóval a véletlen felett mondhatják el, amit az illető mond. De képesnek kell lenniünk arra, hogy több szót pontosabban végezzünk, mielőtt ez egy olyan dolog, amit a beteg valóban hasznosnak találhat ”- teszi hozzá.
Mivel a módszer sokkal több fejlesztésre szorul és magában foglalja az elektródák elhelyezését az agyban, Greger arra számít, hogy néhány év múlva klinikai vizsgálatok zajlanak megbénult, beszélni képtelen embereken.
Van azonban remény, hogy a folyamatos kutatás ezen a területen végül olyan vezeték nélküli eszközt hoz létre, amely képes az ember gondolatait számítógéppel beszélt szavakká alakítani - mondja Greger. A „bezárkózott” emberek csak most tudnak kommunikálni, ha mozognak, például pislognak egy szemet, vagy kissé megmozgatják a kezüket, vagy ha szorgalmasan választanak betűket vagy szavakat a listáról.
Az utahi egyetem munkatársai, akik a vizsgálatot Gregerrel végezték, többek között Spencer Kellis villamosmérnököket, doktoranduszokat és Richard Brown, a Mérnöki Főiskola dékánját képezték; és Paul House, az idegsebészeti adjunktus. Egy másik társszerző Kai Miller, a Seattle-i Washingtoni Egyetem idegtudósa volt.
A kutatást a Nemzeti Egészségügyi Intézetek, a Védelmi Haladó Kutatási Projektek Ügynöksége, az Utah-i Egyetem Kutatási Alapítványa és a Nemzeti Tudományos Alapítvány finanszírozta.
AIdegmérnöki folyóiratSzeptemberi számában Greger tanulmánya jelenik meg, amely bemutatja az agyi jelek számítógéppel kimondott szavakká történő lefordításának megvalósíthatóságát.
Forrás: Utah-i Egyetem
