Niewielkie urządzenie wszczepiane do mózgu, które czyta sygnały z ośrodka mowy. W przyszłości ma pozwalać na komunikację osobom, które straciły zdolność mówienia. Naukowcy z amerykańskiego Duke University opracowali implant, który, choć jeszcze niedoskonale, sygnały powstające w mózgu dekoduje na mowę.
- Wielu pacjentów cierpi na upośledzające zaburzenia motoryczne, takie jak ALS , czyli stwardnienie zanikowe boczne albo zespół zamknięcia, co powoduje u nich niezdolność do mówienia – wyjaśnia dr Gregory Cogan, autor publikacji, która ukazała się w piśmie „Nature Communications".
Obecne rozwiązania, które umożliwiają im komunikację, działają bardzo wolno i są trudne w użyciu. Za takie urządzenia badacze uznają np. o niewielkie, testowane już implanty, które umieszcza się na powierzchni mózgu. Działanie takich urządzeń porównują do czytania audiobooków przy połowie normalnej prędkości. To tempo wynika ze zbyt małej liczby czujników obecnych w takim urządzeniu. W opisanym w artykule implancie wielkości znaczka pocztowego, wykonanym z giętkiego tworzywa, badacze zmieścili 256 takich mikroskopijnych sensorów. Im więcej czujników, tym dokładniej można dekodować pracę neuronów.
Nowy wynalazek już testowany
Wynalazek został już przetestowany na pacjentach, którzy przechodzili operację mózgu z innych powodów, np. w ramach terapii choroby Parkinsona czy wycięcia guza. Ochotnicy słuchali pozbawionych sensu słów, takich jak „ava", „kug", czy „vip" i później je powtarzali. Implant nagrywał aktywność ich mózgów. W czasie mowy mózg steruje ponad setką mięśni w jamie ustnej, języku i krtani – wyjaśniają badacze. Z pomocą tak zebranych informacji wytrenowali oni sztuczną inteligencję i później sprawdzili, jak system radzi sobie z rozpoznawaniem dźwięków na podstawie danych o aktywności mózgu. Średnio system prawidłowo rozpoznawał głoski w 40 proc. przypadków.
Może się wydawać, że to niewiele, ale w czasie operacji mózgów ochotników naukowcy mieli tylko 15 minut na całą procedurę i zbieranie danych z mowy trwało zaledwie 90 sekund. To wyjątkowo mało. W badaniach z wcześniejszymi, prostszymi wersjami urządzenia tego typu korzystano z danych gromadzonych w czasie wielu godzin, a nawet dni – podkreślają naukowcy. A dzięki otrzymanemu właśnie grantowi w wysokości prawie 2,5 mln dol. planują stworzyć bezprzewodową wersję implantu.
- Obecnie pracujemy nad urządzeniem tego samego rodzaju, które jednak nie będzie miało żadnych przewodów. Będzie można się z nim poruszać bez potrzeby podłączania do zasilania – mówi dr Cogan. - Choć będzie to wymagało jeszcze wiele pracy z czasem zaczniemy od przywracać mowę - dodał.
Odczytują ludzkie myśli
Najnowsze badania są jednak pierwszymi próbami odczytania ludzkich myśli. Wcześniejsze opierały się głownie na wszczepianiu elektrod głęboko w ludzkie mózgi lub na wykorzystaniu elektrod odczytujących sygnały z powierzchni skóry. W roku 2021 naukowcom ze Stanford University dzięki elektrodom wszczepionym do części mózgu, która odpowiedzialna jest za kontrolowanie ruchów dłoni i palców sparaliżowanego mężczyzny udało się wyświetlać jego myśli jako tekst na ekranie z prędkością 15 słów na minutę. Wystarczyło, że wyobraził sobie, że pisze odręczne listy.
Rejestrować i rozszyfrowywać aktywność mózgu można także bez dotykania skóry głowy. Umożliwia to nieinwazyjna technika skanowania mózgu, zwana funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI). Opierając się na reakcji cząsteczek na fale radiowe w silnym polu magnetycznym, fMRI śledzi przepływ natlenionej krwi przez mózg. Ponieważ aktywne komórki mózgowe potrzebują więcej energii i tlenu, informacje o przepływie niosącej je krwi pozwalają na pośredni pomiar aktywności mózgu. Sygnały elektryczne wysyłane przez komórki mózgowe poruszają się znacznie szybciej, niż krew przepływająca przez mózg, więc fMRI nie pozwala uchwycić aktywności mózgu w czasie rzeczywistym.
Jak jednak wykazali naukowcy nawet taka niedoskonała metoda pozwala na odczytywania znaczenia ludzkich myśli, chociaż jeszcze nie było to tłumaczenie „słowo w słowo”.
Fot. Pixabay/geralt
Tomasz Wypych
