Εμφυτεύματα εγκεφάλου και ΑΙ βοήθησαν άτομα με παράλυση να “βρουν” ξανά την φωνή τους

Η τεχνολογική πρόοδος στα εμφυτεύματα εγκεφάλου που χρησιμοποιούν Τεχνητή Νοημοσύνη (AI) μεταμορφώνουν τις ζωές όσων έχουν χάσει την ικανότητά τους να μιλούν, παρέχοντάς τους μια ανανεωμένη φωνή.

Δύο πρόσφατες μελέτες, που παρουσιάστηκαν στο περιοδικό Nature, έφεραν στο φως πρωτοποριακή έρευνα από το πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (UCSF) σχετικά με τις διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCIs) και την τεχνολογία της νευροπροσθετικής. Αυτές οι τεχνολογίες έδωσαν τη δυνατότητα σε δύο παράλυτες γυναίκες να ανακτήσουν τις ικανότητες ομιλίας τους με πρωτοφανή ταχύτητα και ακρίβεια.

Οι BCI ερμηνεύουν εγκεφαλικά σήματα που σχετίζονται με την ομιλία, διοχετεύοντας τα δεδομένα σε ένα μοντέλο ΑΙ εκμάθησης γλώσσας. Αυτό στη συνέχεια τα μεταφράζει σε κατανοητή ομιλία μέσω κειμένου στην οθόνη ή μέσω “ρομποτικής” φωνής.

Επανασύνδεση σκέψης με ομιλία: Ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα

Η έρευνα του Stanford αφορούσε την 68χρονη Pat Bennet, που διαγνώστηκε με αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS) το 2012. Παρά το γεγονός ότι ήταν σε θέση να κινήσει ορισμένα μέρη του σώματος, συμπεριλαμβανομένων των δακτύλων, η ALS εξασθένησε τους μύες της που σχετίζονται με την ομιλία. Μέσω της εμφύτευσης μικροσκοπικών συστοιχιών ηλεκτροδίων στον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου της που είναι υπεύθυνος για την ομιλία, οι BCI του Stanford συνδέθηκαν απευθείας με το λογισμικό, επιτρέποντάς της να επικοινωνεί.

Το BCI, σε συνδυασμό με μοντέλο ΑΙ που μαθαίνει γλωσσικά μοτίβα, δίνει πλέον τη δυνατότητα στην Pat να επικοινωνεί με βελτιωμένη ταχύτητα και ακρίβεια. Το σύστημά τους διαθέτει ποσοστό λάθους λέξεων 9,1% για λεξιλόγιο 50 λέξεων (2,7 φορές πιο ακριβές από τα προηγούμενα BCI) παράλληλα με ένα ποσοστό σφάλματος 23,8% για λεξιλόγιο 125.000 λέξεων. Ο αλγόριθμος που βασίζεται στην AI μπορεί να αποκωδικοποιήσει 62 λέξεις το λεπτό, πλησιάζοντας την κανονική ταχύτητα συνομιλίας των 160 λέξεων ανά λεπτό.

Ξεπερνώντας το Locked-In Syndrome

Οι ερευνητές του UCSF, με επικεφαλής τον δρ. Edward Chang, επικεντρώθηκαν στην περίπτωση της Ann, μιας άλλης γυναίκας που υπέστη σοβαρό εγκεφαλικό σε ηλικία 30 ετών, με αποτέλεσμα εκτεταμένη παράλυση. Αν και γνωστικά άθικτη, αντιμετωπίζει το σύνδρομο εγκλωβισμού (Locked-In Syndrome), έχοντας ελάχιστο έλεγχο στο σώμα της. Η τεχνολογία BCI του UCSF επέτρεψε στην Ann να ανακτήσει την ομιλία της μέσω ενός εικονικού avatar, συμπεριλαμβανομένων και των εκφράσεων του προσώπου.

Το αναβαθμισμένο BCI, με 253 κανάλια για την ανάγνωση της εγκεφαλικής δραστηριότητας, αξιοποιεί αλγόριθμους AI για την μετατροπή των εγκεφαλικών σημάτων σε ομιλία και εκφράσεις του προσώπου. Η τεχνολογία πέτυχε 78 λέξεις/λεπτό με ποσοστό σφάλματος 25,5% για το κείμενο στην οθόνη. Επιπλέον, ένα εξατομικευμένο avatar μιμείται τη φωνή και τις εκφράσεις της Ann πριν από τον τραυματισμό, προσφέροντας ένα συμπλήρωμα στην επικοινωνία.

Επαναστατική επικοινωνία για τους παράλυτους

Αυτές οι καινοτομίες σηματοδοτούν ένα άλμα στην τεχνολογία ομιλίας. Σε σύγκριση με παλαιότερες συσκευές, όπως τα εργαλεία επικοινωνίας eye-gaze, τα BCI που τροφοδοτούνται από AI επιδεικνύουν αξιοσημείωτες βελτιώσεις στην ταχύτητα της ομιλίας. Αν και αυτές οι τεχνολογίες δεν έχουν λάβει ακόμα έγκριση, γεμίζουν ελπίδα πολλά άτομα που πλήττονται από σοβαρή παράλυση.

Ο δρ. Kuldip Dave, αντιπρόεδρος Έρευνας στο ALS Association των ΗΠΑ, επαίνεσε αυτές τις εξελίξεις και υπογράμμισε τις δυνατότητές τους ως προς τη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Η επιτυχία αυτών των δύο μελετών σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη αξιόπιστων συστημάτων BCI, που υποστηρίζονται από την πρωτοβουλία Assistive Technology Grants της Ένωσης ALS.

Στον τομέα των διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή, αυτές οι μελέτες φωτίζουν την πορεία προς την αποκατάσταση της ομιλίας σε όσους την έχουν χάσει.

Πηγή: https://www.healthline.com

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

Αποκατάσταση της όρασης με εγκεφαλικά εμφυτεύματα σε άτομα με τύφλωση

Εγκεφαλικό εμφύτευμα Τεχνητής Νοημοσύνης αποκατέστησε εν μέρει την αίσθηση και την κίνηση τετραπληγικού

φωτό: iStock