Un implant cerebral poate reda vocea persoanelor care nu mai pot vorbi. Şanse nesperate pentru bolnavii cu ALS (VIDEO)

Cercetătorii au reușit cu succes să utilizeze implanturile cerebrale și învățarea automată pentru a reda vocea pacienților care și-au pierdut abilitatea de a vorbi.

Unul dintre pacienți și-a pierdut capacitatea de a vorbi în urma unui accident vascular cerebral, în timp ce celălalt a suferit de scleroza laterală amiotrofică (ALS). Aceste rezultate aduc speranță pentru o nouă metodă de comunicare cu lumea din jur pentru cei care trăiesc cu paralizie.

„Vreau ca pacienții să mă vadă și să înțeleagă că viața lor nu se oprește după o astfel de afecțiune. Doresc să le arăt că dizabilitățile nu trebuie să fie o piedică sau să încetinească”, scrie Ann, care a fost afectată de sindromul de dezaferentare (locked-in syndrome) în urma unui accident vascular cerebral în 2005. În ultimii ani, tehnologia interfețelor cerebrale a înregistrat progrese semnificative, dar nu există încă o soluție universală, conform Science Alert.

Acest sistem utilizează electrozi pentru a înregistra activitatea neuronală a individului în timp ce acesta își formează gândurile legate de anumite acțiuni sau sarcini. Ulterior, aceste înregistrări sunt folosite pentru a antrena echipamente hardware sau software să execute acele acțiuni; de exemplu, un braț protetic ar putea să se miște în funcție de gândurile individului de a-și mișca propriul braț.

Datorită diferențelor individuale în activitatea cerebrală, procesul de antrenare a dispozitivelor pentru a interpreta semnalele neuronale trebuie personalizat pentru fiecare pacient în parte. Dat fiind nivelul extrem de complex al limbajului, realizarea unei interfețe cerebrale sau a unei neuroproteze capabile să traducă gândurile în cuvinte rostite nu este o sarcină simplă.

Echipa condusă de neurochirurgul Edward Chang de la Universitatea din California San Francisco (SUA) a fost responsabilă pentru readucerea vorbirii lui Ann, în timp ce neurologul Frank Willett de la Universitatea Stanford (SUA) și colegii săi au redat abilitatea de a vorbi lui Pat Bennett, care a pierdut capacitatea vocală din cauza sclerozei laterale amiotrofice (ALS) – aceeași afecțiune care l-a afectat și pe regretatul fizician Stephen Hawking.

„Putem imagina cât de profund va transforma această inovație activitățile zilnice, cum ar fi cumpărăturile, participarea la întâlniri, plasarea comenzilor de mâncare, interacțiunea bancară, convorbirile telefonice, exprimarea sentimentelor de iubire sau apreciere, chiar și disputele, atunci când persoanele nonverbale vor putea comunica în timp real gândurile și dorințele lor”, afirmă Bennett.

Până acum, acești pacienți se puteau baza doar pe sintetizatoarele de voce, frustrant de lente, care generau cuvintele pe baza interpretării mișcărilor ochilor sau a micilor mișcări faciale, făcând imposibilă o conversație normală, potrivit sursei citate de spotmedia.ro.

Cum funcționează tehnologia?

Procesul de restabilire a vorbirii a implicat implantarea unei matrice de electrozi în creierul fiecărui pacient. Pentru Bennett, au fost utilizați 128 de electrozi, iar pentru Ann, 253. Acești pacienți au fost apoi conduși printr-un proces laborios în care trebuiau să-și gândească diferite cuvinte și propoziții pe care doreau să le pronunțe.

Ann avea un repertoriu de 1.024 de cuvinte, dar ea a inclus și expresii faciale în procesul de antrenament. Cu toate acestea, a fost important ca inteligența artificială să fie instruită să nu recunoască cuvintele în sine, ci unitățile de bază de sunet, numite foneme, care alcătuiesc cuvintele. Această abordare a redus semnificativ complexitatea pe care AI-ul trebuia să o înțeleagă.

Echipa de cercetare a folosit aceste date, împreună cu înregistrări audio ale lui Ann vorbind înainte de accidentul vascular cerebral, pentru a dezvolta un avatar virtual care poate reda vorbirea cu vocea ei. Prin intermediul acestui avatar, Ann a putut să comunice aproape la fel de rapid ca și cei din jurul ei.

„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.

Pe de altă parte, Bennett a participat la aproximativ 100 de ore de pregătire, axându-se de asemenea pe foneme și repetând propoziții alese aleatoriu dintr-un set extins de date. După această perioadă de antrenament, rata de eroare a sistemului pentru un vocabular de 50 de cuvinte este de doar 9,1%, iar viteza de decodificare a vorbirii lui Bennett este de aproximativ 62 de cuvinte pe minut.

În cazul unui vocabular mult mai amplu de 125.000 de cuvinte, rata de eroare crește la 23,8%. Cu toate acestea, cercetătorii subliniază că aceasta este prima oară când un vocabular atât de extins a fost testat cu un implant cerebral atât de inovator. Toți cei implicați în aceste studii sunt de acord că rezultatele obținute sunt extrem de promițătoare.