「言語神経プロセス」技術が重度の麻痺患者に会話を取り戻す

人工知能（AI）プロセス技術の分野で重大な進展が起こった。カリフォルニア大学サンフランシスコ校（UCSF）の研究者は、重度の麻痺患者が会話を取り戻すことを助ける「言語神経プロセス」技術を開発した。この新しい技術は、脳からの信号を声帯に送信し、言葉をテキストとして画面に表示することができる。

この研究は、臨床試験の最初の参加者を対象として行われた。UCSFの神経外科医エドワード・チャン（Edward Chang）が10年以上にわたって行ってきた研究の一部である。この研究の目的は、麻痺患者が自分で話すことができない場合でも、会話を可能にする技術を開発することである。

この研究は、7月15日にニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシンに掲載された。

初のシステム

チャンは、UCSFの神経外科のジョーン・アンド・サンフォード・ワイール椅子およびジーン・ロバートソン特別教授である。また、この研究の筆頭著者でもある。

「私たちの知る限りでは、これは、麻痺患者が話すことができない場合に、脳活動から完全な言葉を直接解読する最初の成功例である」とチャンは述べた。「これは、脳の自然な言語メカニズムを利用してコミュニケーションを取り戻すことを示唆しており、強い可能性を持っている。」

この分野の従来の研究は、文字を一つずつ書くことでコミュニケーションを取り戻すことに焦点を当てていた。しかし、新しい研究は、声帯を制御するための脳からの信号を解読することに焦点を当てている。これは、従来の研究とは異なり、手や腕を動かす信号に焦点を当てていたものとは異なる。

チャンによると、新しいアプローチは、言語の自然な流れを利用しており、この分野で大きな進歩につながる可能性がある。また、従来のアプローチは、タイピングや書き込み、カーソルを制御することによってコミュニケーションを取り戻すことを目的としているが、これは遅いと述べた。

「通常、会話では、1分間に150〜200語の情報を伝えることができる」とチャンは述べた。「ここでは、単語に直接アクセスすることで、通常の会話に近づくことができる。」

チャンの以前の研究は、UCSFのてんかんセンターで手術を受ける患者を対象として行われた。患者には、脳表面に電極アレイが設置され、てんかんの原因を探るために使用された。患者は正常な言語能力を持っていたが、結果は現在の試験の基礎となった。

新しい方法には、脳活動パターンを解読するための方法や、言語の正確性を高めるための統計的手法が含まれる。

デビッド・モーゼス（David Moses）は、チャンの研究室でポスドク研究員であり、筆頭著者の一人である。

「私たちのモデルは、複雑な脳活動パターンと意図された言語をマッピングする必要があった」とモーゼスは述べた。「参加者が話すことができない場合には、これは大きな課題となる。」

最初の参加者

試験の最初の参加者は、15年前に脳幹梗塞を起こし、脳と声帯および四肢の間の接続が深刻に損なわれた30代の男性であった。

チャンのチームは、50語の語彙を開発し、参加者が日常生活の概念を表現するために数百の文を作成できるようにした。

参加者は、言語運動野上に高密度電極アレイを埋め込む必要があり、回復後、48回のセッションで22時間の神経活動を記録した。

ショーン・メッツガー（Sean Metzger）とジェシー・リウ（Jessie Liu）は、チャンの研究室でバイオエンジニアリングの博士課程の学生であり、参加者の脳活動パターンを特定の単語に翻訳するためのカスタム神経ネットワークモデルを開発した。

テストの結果、システムは脳活動から単語を最大18語/分の速度で解読でき、93％の精度を達成した。チームは言語モデルに「自動修正」機能を適用し、精度を高めた。

「多様な意味のある文を正確に解読できたことは驚きだった」とモーゼスは述べた。「会話の場面でコミュニケーションを促進することが可能であることを示した。」

チームは、重度の麻痺やコミュニケーション障害を持つ参加者を対象とする試験を拡大する予定である。また、語彙の単語数を増やし、話す速度を向上させることも計画している。

「これは、自然なコミュニケーションができない人にとって重要な技術的里程標である」とモーゼスは述べた。「このアプローチが、重度の麻痺や言語喪失の人々に声をかける可能性を示している。」