Przełom w medycynie. Fale mózgowe sparaliżowanego mężczyzny zamieniono w zdania na komputerze

Po raz pierwszy w historii medycyny naukowcom udało się wykorzystać fale mózgowe sparaliżowanego mężczyzny, do tego, aby na ich podstawie stworzyć zdania na ekranie, które odzwierciedlały to, co chciał powiedzieć.

Badacze podkreślili, że dalsze badania zajmą wiele lat, ale wynik eksperymentu, który ogłosili w środę, stanowi ważny krok "w kierunku przywrócenia bardziej naturalnej komunikacji dla osób, które nie mogą rozmawiać z powodu choroby".

ZOBACZ: Ostrzeżenie ws. szczepionki Johnson & Johnson. Może spowodować rzadką chorobę

- Większość z nas przyjmuje za pewnik łatwość komunikowania się za pomocą mowy - powiedział dr Edward Chang, neurochirurg z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, który kierował pracami. - To ekscytujące, że jesteśmy na samym początku nowego rozdziału, nowej dziedziny, aby zmniejszyć problemy pacjentów, którzy utracili zdolność werbalnej komunikacji - dodał.

Ograniczone możliwości

Obecnie pacjenci, którzy nie potrafią mówić ani pisać z powodu paraliżu, mają bardzo ograniczone możliwości komunikowania się. Na przykład, jeden z uczestników eksperymentu, używa na co dzień wskaźnika przyczepionego do czapki bejsbolowej. Dzięki niemu, za pomocą ruchów głowy, jest w stanie dotykać słów lub liter na ekranie.

Są dostępne również inne rozwiązania jak urządzenia wychwytujące ruchy oczu pacjenta. Lekarze podkreślają, że jest to frustrująco powolny i ograniczony "zamiennik" mowy.

Jednak, w ostatnich latach, przeprowadzono eksperymenty z udziałem protez sterowanych umysłem. Pozwoliły one sparaliżowanym ludziom uścisnąć dłoń lub wypić napój za pomocą ramienia robota. Wystarczyło, aby pacjenci wyobrazili sobie, że się poruszają, a sygnały mózgowe były przekazywane przez komputer do sztucznej kończyny.

15 lat bez mowy

Zespół dra Changa oparł się na wnioskach z tych badań, aby opracować tzw. "neuroprotezę mowy" - urządzenie, które jest w stanie dekodować fale mózgowe, które naturalnie kontrolują trakt głosowy, drobne ruchy mięśni warg, szczęki, języka i krtani; które tworzą każdą spółgłoskę i samogłoskę.

Mężczyzna, który zgłosił się na ochotnika do przetestowania urządzenia, miał około 30 lat. Piętnaście lat wcześniej doznał udaru pnia mózgu, który spowodował rozległy paraliż i pozbawił go mowy. 

Aby przeprowadzić eksperyment, naukowcy wszczepili mu elektrody na powierzchni mózgu, w obszarze kontrolującym mowę.

Komputer przeanalizował wzorce, gdy próbował wypowiedzieć popularne słowa takie jak "woda" lub "dobre", ostatecznie ucząc się rozróżniania między 50 słowami, które mogą generować ponad 1000 zdań.

"Pionierskie osiągnięcie"

Gdy pojawiły się pytania "jak się dziś czujesz?" lub "czy chce ci się pić?", urządzenie pozwoliło mężczyźnie odpowiedzieć, że "czuje się bardzo dobrze" lub "nie, nie chce mi się pić". Mężczyzna nie wypowiedział tych słów, jednak neuroproteza mowy pokazała jego wypowiedź na ekranie.

- Słowo pojawia się na ekranie po około trzech do czterech sekund, gdy mężczyzna próbuje je wypowiedzieć - powiedział główny autor projektu David Moses, inżynier w laboratorium Chang. - To nie jest tak szybkie, jak mówienie, ale szybsze niż wystukiwanie odpowiedzi - dodał.

Recenzujący pracę neurolodzy z Harvard Leigh Hochberg i Sydney Cash nazwali eksperyment "pionierskim osiągnięciem". Lekarze zasugerowali pewne ulepszenia, jednocześnie podkreślając, że że jeśli technologia się rozwinie, może pomóc osobom z urazami, udarami lub chorobami w lepszym komunikowaniu.

"Proszę przynieść okulary"

Laboratorium Chang spędziło wiele lat na mapowaniu aktywności mózgu, która prowadzi do mowy. Po pierwsze, naukowcy tymczasowo umieścili elektrody w mózgach ochotników poddawanych operacji na epilepsję, aby mogli dopasować aktywność mózgu do wypowiadanych słów.

Dopiero wtedy nadszedł odpowiedni moment, aby przeprowadzić eksperyment z kimś, kto nie może mówić. Jednak na jakiej podstawie naukowcy wiedzieli, że urządzenie poprawnie zinterpretowało słowa ochotnika? Zaczęli od tego, by zamiast odpowiadać na pytania otwarte, pacjent próbował wypowiedzieć konkretne zdania, takie jak "proszę przynieść moje okulary" - dopóki maszyna nie przetłumaczyła poprawnie komunikatu przez większość czasu.

Celem naukowców jest poprawa szybkości, dokładności i zasobu słownictwa urządzenia, a być może, pewnego dnia, umożliwienie użytkownikom komunikacji za pomocą głosu generowanego komputerowo, a nie tekstu na ekranie.