Téknologi 'Speech Neuroprosthesis' Mulangkeun Omongan ka Pasén Kalayan Paralisis Parah

Dina pamekaran utama séjén dina prosthetics kecerdasan jieunan (AI), peneliti di University of California San Fransisco geus hasil ngembangkeun hiji "neuroprosthesis ucapan" nu sabagean malikkeun ucapan ka lalaki nu lumpuh parna. Téknologi anyar ngabantosan anjeunna nyarios dina kalimat nalika narjamahkeun sinyal tina otakna kana saluran vokal. Kecap-kecap teras muncul salaku téks dina layar. 

Karya ieu ngalibatkeun pamilon mimiti uji coba panalungtikan klinis, sareng éta mangrupikeun bagian tina padamelan anu langkung ageung anu parantos dilaksanakeun langkung ti sapuluh taun ku ahli bedah saraf UCSF Edward Chang, MD, anu parantos nyobian ngembangkeun téknologi anu ngamungkinkeun jalma. kalawan lumpuh pikeun komunikasi sanajan maranéhna teu bisa nyarita sorangan. 

nu diajar ieu diterbitkeun dina 15 Juli dina New England Journal of Medicine. 

Sistim munggaran tina jenis na

Chang nyaéta Joan sareng Sanford Weill Kursi Bedah Neurologis di UCSF sareng Jeanne Robertson Professor Distinguished. Anjeunna ogé panulis senior pangajaran. 

"Ka pangaweruh urang, ieu téh démo suksés munggaran decoding langsung kecap pinuh tina aktivitas otak batur anu lumpuh sarta teu bisa nyarita," ceuk Chang. "Éta nunjukkeun jangji anu kuat pikeun mulangkeun komunikasi ku cara ngetok kana mesin ucapan alami otak."

Gawé dina widang ieu tradisional revolves sabudeureun malikkeun komunikasi ngaliwatan pendekatan dumasar-ejaan nulis kaluar hurup hiji-hiji dina téks. Sanajan kitu, ulikan anyar museurkeun kana narjamahkeun sinyal nu sabenerna dimaksudkeun pikeun ngadalikeun otot sistem vokal pikeun diomongkeun kecap. Ieu béda ti karya tradisional, nu museurkeun kana sinyal nu mindahkeun panangan atawa leungeun. 

Numutkeun kana Chang, pendekatan anyar ieu ngungkit aspék alami sareng cairan tina ucapan, sareng éta tiasa nyababkeun kamajuan anu langkung ageung di daérah ieu. Anjeunna ogé nyarios yén pendekatan dumasar éjahan anu ngandelkeun ngetik, nyerat, sareng ngontrol kursor langkung laun.

"Kalayan pidato, urang biasana komunikasi inpormasi dina laju anu luhur pisan, dugi ka 150 atanapi 200 kecap per menit," saurna. "Lurus kana kecap-kecap, sapertos anu urang laksanakeun di dieu, gaduh kauntungan anu ageung sabab éta langkung caket kana kumaha biasana urang nyarios."

Karya Chang urang saméméhna relied on penderita di UCSF Epilepsy Center anu ngalaman neurosurgery pikeun ngadeteksi naon anu ngabalukarkeun seizures maranéhanana, sarta ngagunakeun arrays éléktroda nu disimpen dina beungeut otak pasien. Pasién ngagaduhan ucapan anu normal, sareng hasilna ngabantosan kana uji coba ayeuna pikeun jalma anu lumpuh. 

Sababaraha métode anyar dikembangkeun ku tim kaasup cara pikeun decode pola aktivitas cortical sarta basa statistik pikeun ngaronjatkeun akurasi. 

David Moses, PhD, mangrupikeun insinyur postdoctoral di Chang Lab sareng salah sahiji panulis utama.

 "Model urang diperlukeun pikeun neuleuman pemetaan antara pola aktivitas otak kompléks jeung ucapan dimaksudkeun," ceuk Musa. "Éta nyababkeun tangtangan utama nalika pamilon henteu tiasa nyarios."

Pamilon Kahiji

Pamilon munggaran sidang nyaéta saurang lalaki umur 30an telat anu ngalaman stroke batang otak langkung ti 15 taun ka pengker anu nyababkeun hubungan antara otak sareng saluran vokal sareng anggota awakna ruksak parah. 

Ku ngamekarkeun kosakata 50 kecap anu tim Chang bisa ngagunakeun algoritma komputer canggih pikeun mikawanoh, pamilon éta bisa nyieun ratusan kalimat nganyatakeun konsép kahirupan sapopoé. 

Anjeunna diwajibkeun gaduh susunan éléktroda dénsitas luhur anu dipasang dina korteks motor ucapan na, sareng saatos pulihna, langkung ti 22 jam kagiatan saraf di daérah otak ieu kacatet dina 48 sesi. 

Sean Metzger, MS sareng Jessie Liu, BS, duanana mahasiswa doktor bioengineering di Chang Lab sareng tanggung jawab pikeun ngembangkeun modél jaringan saraf khusus anu tiasa narjamahkeun pola kagiatan saraf anu dirékam kana kecap anu ditujukeun khusus. 

Saatos tés, tim mendakan yén sistem éta tiasa ngodekeun kecap tina kagiatan otak dina laju dugi ka 18 kecap per menit, sareng éta 93 persén akurat. Tim éta nerapkeun fungsi "bener-otomatis" kana modél basa, anu ngabantosan ningkatkeun akurasi.

 "Kami bungah ningali decoding akurat tina rupa-rupa kalimat anu bermakna," saur Musa. "Kami parantos nunjukkeun yén saleresna mungkin pikeun ngagampangkeun komunikasi ku cara ieu sareng éta berpotensi dianggo dina setélan paguneman."

Tim ayeuna bakal ngalegaan sidang pikeun ngalebetkeun langkung seueur pamilon anu ngalaman paralisis parah sareng masalah komunikasi. Éta ogé ngembangna jumlah kecap dina kosakata jeung dipake dina ngaronjatkeun laju ucapan. 

"Ieu mangrupikeun tonggak téknologi penting pikeun jalma anu teu tiasa komunikasi sacara alami," saur Musa, "sareng éta nunjukkeun poténsi pendekatan ieu pikeun masihan sora ka jalma anu lumpuh parah sareng kaleungitan ucapan."