‘स्पीच न्यूरोप्रोस्थेसिस’ प्रौद्योगिकी ने गंभीर पक्षाघात से पीड़ित रोगी में भाषण को पुनर्स्थापित किया

कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) प्रोस्थेटिक्स में एक और बड़े विकास में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय सैन फ्रांसिस्को के शोधकर्ताओं ने एक “स्पीच न्यूरोप्रोस्थेसिस” विकसित किया है जिसने आंशिक रूप से एक गंभीर पक्षाघात से पीड़ित व्यक्ति को भाषण बहाल किया है। नई प्रौद्योगिकी ने मस्तिष्क से वोकल ट्रैक्ट तक संकेतों का अनुवाद करके उसे वाक्यों में बोलने में मदद की, और शब्द एक स्क्रीन पर पाठ के रूप में दिखाई दिए।

इस काम में एक नैदानिक अनुसंधान परीक्षण के पहले भागीदार को शामिल किया गया था, और यह यूसीएसएफ के न्यूरोसर्जन एडवर्ड चांग, एमडी द्वारा दस वर्षों से अधिक समय से चल रहे एक बड़े कार्य का हिस्सा था, जो पक्षाघात से पीड़ित लोगों को संवाद करने में सक्षम बनाने के लिए एक प्रौद्योगिकी विकसित करने का प्रयास कर रहे थे, भले ही वे खुद बोलने में असमर्थ हों।

अध्ययन अध्ययन 15 जुलाई को न्यू इंग्लैंड जर्नल ऑफ मेडिसिन में प्रकाशित हुआ था।

अपनी तरह का पहला सिस्टम

चांग यूसीएसएफ में न्यूरोलॉजिकल सर्जरी के जोआन और सैंडफोर्ड वील चेयर और जीन रॉबर्टसन विशिष्ट प्रोफेसर हैं। वह अध्ययन के वरिष्ठ लेखक भी हैं।

“हमारे ज्ञान के अनुसार, यह पहली बार प्रमाणित हुआ है कि किसी व्यक्ति की मस्तिष्क गतिविधि से पूरे शब्दों का सीधा डिकोडिंग किया गया है जो पक्षाघात से पीड़ित है और बोल नहीं सकता,” चांग ने कहा। “यह संचार को पुनर्स्थापित करने के लिए मस्तिष्क की प्राकृतिक भाषण मशीनरी में टैप करने का मजबूत वादा दिखाता है।”

इस क्षेत्र में काम परंपरागत रूप से संचार को बहाल करने के लिए वर्णमाला आधारित दृष्टिकोणों के माध्यम से लिखने के लिए एक-एक करके अक्षर लिखने पर केंद्रित है। हालांकि, नई अध्ययन वोकल सिस्टम की मांसपेशियों को नियंत्रित करने के लिए वास्तव में इरादा किए गए संकेतों का अनुवाद करने पर केंद्रित है। यह पारंपरिक काम से अलग है, जो हाथ या हाथ को स्थानांतरित करने वाले संकेतों पर केंद्रित है।

चांग के अनुसार, नई दृष्टिकोण भाषण के प्राकृतिक और तरल पहलुओं का लाभ उठाती है, और यह इस क्षेत्र में और अधिक प्रगति का नेतृत्व कर सकती है। उन्होंने यह भी कहा कि टाइपिंग, लेखन और कर्सर को नियंत्रित करने पर निर्भर टाइपिंग आधारित दृष्टिकोण बहुत धीमी हैं।

“भाषण के साथ, हम आमतौर पर बहुत उच्च दर पर जानकारी का संचार करते हैं, प्रति मिनट 150 या 200 शब्द तक,” उन्होंने कहा। “सीधे शब्दों तक जाना, जैसा कि हम यहां कर रहे हैं, के बड़े फायदे हैं क्योंकि यह सामान्य रूप से बोलने के करीब है।”

चांग के पिछले काम में यूसीएसएफ मिर्गी केंद्र में रोगियों को शामिल किया गया था जो अपने दौरों का कारण पता लगाने के लिए न्यूरोसर्जरी से गुजर रहे थे, और इसमें रोगियों के मस्तिष्क की सतह पर रखे गए इलेक्ट्रोड सरणी का उपयोग किया गया था। रोगियों के पास सामान्य भाषण था, और परिणाम वर्तमान परीक्षण के लिए पक्षाघात से पीड़ित व्यक्तियों का नेतृत्व करते थे।

टीम द्वारा विकसित कुछ नए तरीकों में कॉर्टिकल गतिविधि पैटर्न को डिकोड करने और सांख्यिकीय भाषा को सटीकता में सुधार करने के लिए एक तरीका शामिल था।

डेविड मोजेस, पीएचडी, चांग लैब में एक पोस्टडॉक्टरल इंजीनियर हैं और एक अन्य लीड लेखक हैं।

“हमारे मॉडल को जटिल मस्तिष्क गतिविधि पैटर्न और इरादा भाषण के बीच मैपिंग सीखने की आवश्यकता थी,” मोजेस ने कहा। “यह एक बड़ी चुनौती है जब भागीदार बोल नहीं सकता।”

पहला भागीदार

परीक्षण का पहला भागीदार एक आदमी था जो अपने late 30 के दशक में था, जिसने 15 साल से अधिक समय पहले एक ब्रेनस्टेम स्ट्रोक का सामना किया था, जिसने उसके मस्तिष्क और वोकल ट्रैक्ट और अंगों के बीच के संबंध को गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त कर दिया था।

चांग की टीम द्वारा एक 50-शब्द शब्दावली विकसित करके जिसे उन्होंने उन्नत कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करके पहचाना जा सकता था, भागीदार ने दैनिक जीवन की अवधारणाओं को व्यक्त करने के लिए सैकड़ों वाक्य बनाने में सक्षम था।

उसे अपने भाषण मोटर कॉर्टेक्स पर एक उच्च घनत्व वाले इलेक्ट्रोड सरणी को लगाने की आवश्यकता थी, और उसके पुनर्प्राप्ति के बाद, 48 सत्रों में 22 घंटे से अधिक इस मस्तिष्क क्षेत्र में तंत्रिका गतिविधि दर्ज की गई।

शॉन मेट्ज़गर, एमएस और जेसी लियू, बीएस, चांग लैब में जैव इंजीनियरिंग के डॉक्टरेट छात्र हैं और उन्होंने रिकॉर्ड की गई तंत्रिका गतिविधि के पैटर्न को विशिष्ट इरादा शब्दों में अनुवादित करने में सक्षम कस्टम न्यूरल नेटवर्क मॉडल विकसित करने के लिए जिम्मेदार थे।

परीक्षण के बाद, टीम ने पाया कि प्रणाली प्रति मिनट 18 शब्दों की दर से मस्तिष्क गतिविधि से शब्दों को डिकोड कर सकती है, और यह 93 प्रतिशत सटीक थी। टीम ने भाषा मॉडल में एक “ऑटो-सही” फ़ंक्शन लागू किया, जिसने सटीकता में सुधार करने में मदद की।

“हम विभिन्न अर्थपूर्ण वाक्यों के सटीक डिकोडिंग को देखकर उत्साहित थे,” मोजेस ने कहा। “हमने दिखाया है कि वास्तव में इस तरह से संचार को सुविधाजनक बनाना संभव है और इसका संवादात्मक सेटिंग्स में उपयोग की संभावना है।”

टीम अब गंभीर पक्षाघात और संचार समस्याओं से पीड़ित अधिक भागीदारों को शामिल करने के लिए परीक्षण का विस्तार करेगी। वे शब्दावली में शब्दों की संख्या का विस्तार भी कर रहे हैं और भाषण की दर में सुधार पर काम कर रहे हैं।

“यह एक महत्वपूर्ण तकनीकी मील का पत्थर है जो प्राकृतिक रूप से संवाद नहीं कर सकता,” मोजेस ने कहा। “और यह दिखाता है कि इस दृष्टिकोण की क्षमता गंभीर पक्षाघात और भाषण हानि से पीड़ित लोगों को आवाज देने के लिए है।”