211service.com
Syntezator mowy bezpośrednio do mózgu
Czy osoba sparaliżowana i niezdolna do mówienia, jak fizyk Stephen Hawking, mogłaby użyć implantu mózgowego do prowadzenia rozmowy?
Rejestrator myśli: Arkusz elektrod odbiera aktywność elektryczną z powierzchni mózgu.
Taki jest cel rozszerzających się wysiłków badawczych na amerykańskich uniwersytetach, które w ciągu ostatnich pięciu lat dowiodły, że urządzenia rejestrujące umieszczone pod czaszką mogą rejestrować aktywność mózgu związaną z mówieniem.
Chociaż wyniki są wstępne, Edward Chang, neurochirurg z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, mówi, że pracuje nad zbudowaniem bezprzewodowego interfejsu mózg-maszyna, który mógłby tłumaczyć sygnały mózgowe bezpośrednio na mowę słyszalną za pomocą syntezatora mowy.
Wysiłki zmierzające do stworzenia protezy mowy opierają się na sukcesie eksperymentów, w których sparaliżowani ochotnicy używali implantów mózgowych do manipulowania kończynami robota za pomocą swoich myśli (patrz Eksperyment myślowy). Ta technologia działa, ponieważ naukowcy są w stanie z grubsza zinterpretować odpalanie neuronów w korze ruchowej mózgu i odwzorować je na ruchy ramion lub nóg.
Zespół Changa próbuje teraz zrobić to samo w przypadku mowy. To trudniejsze zadanie, po części dlatego, że złożony język jest unikalny dla ludzi, a technologii nie da się łatwo przetestować na zwierzętach.
W UCSF Chang przeprowadza eksperymenty z mową w związku z operacjami mózgu, które przeprowadza u pacjentów z padaczką. Arkusz elektrod umieszczony pod czaszkami pacjentów rejestruje aktywność elektryczną z powierzchni mózgu. Pacjenci noszą urządzenie, znane jako zestaw elektrokortykografii, przez kilka dni, aby lekarze mogli zlokalizować dokładne źródło napadów.
Chang skorzystał z okazji, aby zbadać aktywność mózgu, gdy ci pacjenci mówią lub słuchają mowy. W papier w Natura W zeszłym roku on i jego koledzy opisali, w jaki sposób wykorzystali zestaw elektrod do mapowania wzorców aktywności elektrycznej w obszarze mózgu zwanym brzuszną korą czuciowo-ruchową, gdy badani wymawiali dźwięki takie jak „bah”, „dee” i „goo”.
Istnieje kilka obszarów mózgu zaangażowanych w wokalizację, ale wierzymy, że [ten] jest ważny dla wyuczonej, dobrowolnej kontroli mowy, mówi Chang.
Chodzi o to, aby rejestrować aktywność elektryczną w korze ruchowej, która powoduje ruchy warg, języka i strun głosowych związane z mową. Jak mówi Chang, matematycznie analizując te wzorce, jego zespół wykazał, że można wykryć wiele kluczowych cech fonetycznych.
Jedną z najbardziej przerażających konsekwencji chorób takich jak ALS jest to, że wraz z rozprzestrzenianiem się paraliżu ludzie tracą nie tylko zdolność poruszania się, ale także zdolność mowy. Niektórzy pacjenci z ALS używają do komunikacji urządzeń wykorzystujących ruch resztkowy. W przypadku Hawkinga używa oprogramowania, które pozwala mu bardzo powoli literować słowa przez drganie policzkiem . Inni pacjenci używają eye trackerów do obsługi myszy komputerowej.
Pomysł wykorzystania interfejsu mózg-maszyna do uzyskania mowy bliskiej konwersacji był proponowany już wcześniej, w szczególności przez Sygnały neuronowe , firma, która od lat 80. testuje technologię wykorzystującą pojedynczą elektrodę do nagrywania bezpośrednio w mózgach osób z zespołem zamknięcia. W 2009 roku firma opisała starania mające na celu odszyfrowanie mowy z 25-letni sparaliżowany mężczyzna który w ogóle nie jest w stanie się poruszać ani mówić (patrz Proteza mowy ).
Inne badanie , opublikowany w tym roku przez Marc slutzky na Northwestern University podjęli próbę odszyfrowania sygnałów z kory ruchowej, gdy pacjenci czytali na głos słowa zawierające wszystkie 39 angielskich fonemów (dźwięki spółgłoskowe i samogłoskowe, które składają się na mowę). Zespół zidentyfikował fonemy ze średnią dokładnością 36 proc. W badaniu wykorzystano te same typy elektrod powierzchniowych, których używał Chang.
Slutzky mówi, że chociaż ta dokładność może wydawać się niska, została osiągnięta przy stosunkowo niewielkiej próbce słów wypowiedzianych w ograniczonym czasie. Spodziewamy się, że w przyszłości osiągniemy znacznie lepsze dekodowanie, mówi. Oprogramowanie do rozpoznawania mowy może również pomóc odgadnąć, które słowa ludzie próbują wypowiedzieć, mówią naukowcy.