‘स्पीच न्यूरोप्रोस्थेसिस’ तकनीक ने गंभीर पक्षाघात से पीड़ित रोगी में भाषण को बहाल किया

कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) प्रोस्थेटिक्स में एक और बड़े विकास में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय सैन फ्रांसिस्को के शोधकर्ताओं ने एक “भाषण न्यूरोप्रोस्थेसिस” विकसित किया है जिसने आंशिक रूप से एक गंभीर पक्षाघात से पीड़ित व्यक्ति में भाषण को बहाल किया। नई तकनीक ने मस्तिष्क से वोकल ट्रैक्ट में 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 न्यूरोसर्जन एडवर्ड चांग, एमडी द्वारा दस साल से अधिक समय से चल रहे एक बड़े कार्य का हिस्सा था, जो पक्षाघात से पीड़ित लोगों को संवाद करने में सक्षम करने वाली एक तकनीक विकसित करने का प्रयास कर रहे थे, भले ही वे स्वयं बोल न सकें।

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

अपनी तरह का पहला सिस्टम

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

“हमारे ज्ञान के अनुसार, यह पहली बार मस्तिष्क गतिविधि से पूर्ण शब्दों के सीधे डिकोडिंग का सफल प्रदर्शन है, जो कि किसी ऐसे व्यक्ति का है जो पक्षाघात से पीड़ित है और बोल नहीं सकता,” चांग ने कहा। “यह संवाद को बहाल करने के लिए मस्तिष्क की प्राकृतिक भाषण मशीनरी में टैप करने का मजबूत वादा दिखाता है।”

इस क्षेत्र में पारंपरिक रूप से अक्षर-आधारित दृष्टिकोण के माध्यम से संचार को बहाल करने पर काम किया जाता है, जिसमें पाठ में अक्षर-दर-अक्षर लिखने के लिए शब्दों को स्पेल करना शामिल है। हालांकि, नए अध्ययन में वोकल सिस्टम की मांसपेशियों को नियंत्रित करने के लिए वास्तव में इरादा किए गए संकेतों का अनुवाद करने पर ध्यान केंद्रित किया गया है। यह पारंपरिक काम से अलग है, जो हाथ या हाथ की मांसपेशियों को नियंत्रित करने वाले संकेतों पर केंद्रित है।

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

“भाषण के साथ, हम आमतौर पर बहुत उच्च दर पर जानकारी संवाद करते हैं, प्रति मिनट 150 या 200 शब्दों तक,” उन्होंने कहा। “सीधे शब्दों में जाना, जैसा कि हम यहां कर रहे हैं, के बड़े फायदे हैं क्योंकि यह सामान्य रूप से हमारे बोलने के तरीके 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 मस्तिष्क की सतह पर रखे इलेक्ट्रोड सरणियों का उपयोग किया गया था। रोगियों में सामान्य भाषण था, और परिणाम वर्तमान परीक्षण के लिए पक्षाघात से पीड़ित व्यक्तियों को आगे बढ़ाने में मदद करते हैं।

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

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

पहला भागीदार

परीक्षण के पहले भागीदार एक 30 के दशक के अंत में एक व्यक्ति थे जिन्हें 15 साल से अधिक समय पहले मस्तिष्क तन्त्रिका से एक स्ट्रोक हुआ था, जिसने उनके 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 वोकेबुलरी विकसित करके जिसे उन्होंने उन्नत कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करके पहचाना जा सकता था, भागीदार दैनिक जीवन की अवधारणाओं को व्यक्त करने वाले सैकड़ों वाक्य बनाने में सक्षम था।

उन्हें अपने भाषण मोटर कॉर्टेक्स पर एक उच्च-घनत्व वाले इलेक्ट्रोड सरणी को लगाने की आवश्यकता थी, और उनके पुनर्प्राप्ति के बाद, 48 सत्रों में इस मस्तिष्क क्षेत्र में 22 घंटे से अधिक 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 अनुवाद करने में सक्षम कस्टम न्यूरल नेटवर्क मॉडल विकसित करने का काम संभाला।

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

“हम विविध और अर्थपूर्ण वाक्यों के सटीक डिकोडिंग से रोमांचित थे,” मोसेस ने कहा। “हमने दिखाया है कि वास्तव में इस तरह से संवाद को सुविधाजनक बनाना संभव है और इसका संभावित उपयोग वार्तालाप सेटिंग्स में किया जा सकता है।”

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

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