Ένα εμφύτευμα που τοποθετήθηκε στον εγκέφαλο παράλυτων ασθενών, οι οποίοι είχαν χάσει και την φωνή τους, τους βοήθησε να μιλήσουν κινώντας ταυτοχρόνως τα χέρια ή το κεφάλι τους.
Το επίτευγμα κατέστη εφικτό χάρη σε ένα avatar, το οποίο αναπαριστούσε όσα σκέφτονταν, αλλά έως πρότινος δεν μπορούσαν να εκφράσουν. Με τη βοήθειά του, οι ασθενείς μπόρεσαν να επικοινωνήσουν με περισσότερη εκφραστικότητα με τον περίγυρό τους.
«Οι κινήσεις παίζουν σημαντικό ρόλο στην επικοινωνία», δήλωσε η επικεφαλής ερευνήτρια Samantha Brosler, μεταπτυχιακή φοιτήτρια ΒιοΜηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο (UCSF). «Η λέξη «ίσως», όταν κουνάμε καταφατικά ταυτοχρόνως το κεφάλι μας, έχει εντελώς διαφορετική σημασία απ’ ό,τι όταν κουνάμε αρνητικά το κεφάλι μας».
Δεν είναι η πρώτη φορά που ένα εμφύτευμα εγκεφάλου δοκιμάζεται για να βελτιώσει την ποιότητα ζωής των ασθενών με παράλυση. Έως πρότινος, όμως, τα εμφυτεύματα παρείχαν μόνον την δυνατότητα ομιλίας ή κίνησης, όχι και τα δύο. Και αυτό διότι θα έπρεπε να καλύπτουν σημαντικό τμήμα του αισθητικοκινητικού φλοιού του εγκεφάλου.
Ο αισθητικοκινητικός φλοιός είναι μία περιοχή του εγκεφάλου που παίζει ρόλο στην ομιλία και στην κίνηση, εξήγησε η κυρία Brosler.
Πυκνά ηλεκτρόδια
Οι επιστήμονες του UCSF κατόρθωσαν να δημιουργήσουν ένα αρκετά μεγάλο εμφύτευμα που να καλύπτει αυτό το τμήμα του εγκεφάλου. Το εμφύτευμα αποτελείται από διάταξη ηλεκτροδίων υψηλής πυκνότητας και έχει μέγεθος αντίστοιχο εκείνου ενός iPhone.
Οι ερευνητές το τοποθέτησαν στον εγκέφαλο δύο ασθενών με εκτεταμένη παράλυση. Ο πρώτος είχε μείνει παράλυτος μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο. Ο δεύτερος λόγω πλαγίας μυατροφικής σκλήρυνσης (νόσος ALS).
Και οι δύο ασθενείς είχαν χάσει σχεδόν κάθε κινητικότητα των άκρων τους. Δεν μπορούσαν επίσης να μιλήσουν, προφέροντας μόνον ακατάληπτους ήχους.
Η έρευνα
Οι επιστήμονες δημοσίευσαν την έρευνά τους στην ιατρική επιθεώρηση Nature Neuroscience. Όπως εξηγούν, κατέγραψαν κατ’ αρχάς την εγκεφαλική δραστηριότητα των ασθενών, εν όσω εκείνοι προσπαθούσαν επανειλημμένως να εκφέρουν 10 φράσεις, όπως λ.χ.:
- Γειά σου
- Χάρηκα που σε γνώρισα
- Τι κάνεις;
Η ίδια καταγραφή έγινε και εν όσω οι ασθενείς προσπαθούσαν να κάνουν 10 κινήσεις, όπως:
- Να χαιρετίσουν κουνώντας το χέρι τους
- Να χειροκροτήσουν
- Να γνέψουν με το κεφάλι τους
Οι ασθενείς άλλοτε προσπαθούσαν να κάνουν ξεχωριστά τις κινήσεις από την ομιλία και άλλοτε ταυτοχρόνως.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τις καταγραφές της εγκεφαλικής δραστηριότητας για να εκπαιδεύσουν μοντέλα μηχανικής μάθησης να προβλέπουν τι απ’ όλα ήθελαν να κάνουν ή/και να πουν οι ασθενείς.
Οι προβλέψεις τους χρησιμοποιήθηκαν για να κινείται και να μιλάει ένα εξατομικευμένο ψηφιακό avatar, που φυσιογνωμικά έμοιαζε με κάθε ασθενή.
Τα ευρήματα
Όπως διαπίστωσαν, το εμφύτευμα βοήθησε σημαντικά την ικανότητα επικοινωνίας των ασθενών. Οι κινήσεις και η ομιλία του πρώτου ασθενούς (με το εγκεφαλικό) προβλέπονταν με ακρίβεια 88% και 84% αντιστοίχως. Εκείνες του ασθενούς με την ALS προβλέπονταν με ακρίβεια 66% και 70%.
«Εάν τα μοντέλα μηχανικής μάθησης της έρευνάς μας δεν ήταν εκπαιδευμένα, αλλά λειτουργούσαν στην τύχη, η ακρίβειά τους δεν θα ήταν ούτε 9%», επισήμανε η κυρία Brosler. «Είναι πραγματικά εντυπωσιακό».
Επόμενως στόχος των ερευνητών είναι να επεκτείνουν τη μέθοδό τους σε πολύ ευρύτερο λεξιλόγιο και εύρος κινήσεων απ’ όλο το σώμα. Απώτερος στόχος είναι να παραχθεί συνθετική φωνή και να κινείται το σώμα των ασθενών, εφ’ όσον οι μύες και οι αρθρώσεις τους βρίσκονται σε αρκετά καλή κατάσταση.
Φωτογραφία: iStock