Runas sintezators tieši uz smadzenēm

Vai cilvēks, kurš ir paralizēts un nespēj runāt, piemēram, fiziķis Stīvens Hokings, varētu izmantot smadzeņu implantu, lai turpinātu sarunu?

Prāta ierakstītājs: Elektrodu loksne uztver elektrisko aktivitāti no smadzeņu virsmas.

Tas ir mērķis paplašinātajiem pētījumiem ASV universitātēs, kas pēdējo piecu gadu laikā ir pierādījuši, ka ierakstīšanas ierīces, kas novietotas zem galvaskausa, var fiksēt smadzeņu darbību, kas saistīta ar runāšanu.

Lai gan rezultāti ir provizoriski, Kalifornijas Universitātes Sanfrancisko neiroķirurgs Edvards Čangs saka, ka strādā pie bezvadu smadzeņu un mašīnas saskarnes izveides, kas varētu pārvērst smadzeņu signālus tieši dzirdamā runā, izmantojot balss sintezatoru.

Centieni izveidot runas protēzi balstās uz panākumiem eksperimentos, kuros paralizēti brīvprātīgie ir izmantojuši smadzeņu implantus, lai manipulētu ar robotu ekstremitātēm, izmantojot savas domas (skatiet Domas eksperimentu). Šī tehnoloģija darbojas, jo zinātnieki spēj aptuveni interpretēt neironu aizdegšanos smadzeņu motorajā garozā un kartēt to ar roku vai kāju kustībām.

Čana komanda tagad cenšas darīt to pašu attiecībā uz runu. Tas ir sarežģītāks uzdevums, daļēji tāpēc, ka sarežģīta valoda ir raksturīga tikai cilvēkiem, un tehnoloģiju nevar viegli pārbaudīt ar dzīvniekiem.

UCSF Čangs ir veicis runas eksperimentus saistībā ar smadzeņu operācijām, ko viņš veic pacientiem ar epilepsiju. Elektrodu loksne, kas novietota zem pacientu galvaskausiem, reģistrē elektrisko aktivitāti no smadzeņu virsmas. Pacienti vairākas dienas valkā ierīci, kas pazīstama kā elektrokortikogrāfijas bloks, lai ārsti varētu noteikt precīzu krampju avotu.

Čangs ir izmantojis iespēju pētīt smadzeņu darbību, šiem pacientiem runājot vai klausoties runu. Iekšā papīrs iekšā Daba pagājušajā gadā viņš un viņa kolēģi aprakstīja, kā viņi izmantoja elektrodu bloku, lai kartētu elektriskās aktivitātes modeļus smadzeņu apgabalā, ko sauc par ventrālo sensoro motorisko garozu, jo subjekti izrunāja tādas skaņas kā bah, dee un goo.

Vokalizācijā ir iesaistīti vairāki smadzeņu reģioni, taču mēs uzskatām, ka [šis] ir svarīgs mācītai, brīvprātīgai runas kontrolei, saka Čangs.

Ideja ir reģistrēt elektrisko aktivitāti motora garozā, kas izraisa ar runu saistītas lūpu, mēles un balss saišu kustības. Matemātiski analizējot šos modeļus, Čangs saka, ka viņa komanda parādīja, ka var atklāt daudzas galvenās fonētiskās iezīmes.

Viena no briesmīgākajām tādu slimību sekām kā ALS ir tā, ka, izplatoties paralīzei, cilvēki zaudē ne tikai spēju pārvietoties, bet arī runas spēju. Daži ALS pacienti saziņai izmanto ierīces, kas izmanto atlikušo kustību. Hokinga gadījumā viņš izmanto programmatūru, kas ļauj viņam ļoti lēni rakstīt vārdus raustīdams vaigu . Citi pacienti izmanto acu izsekotājus, lai darbinātu datora peli.

Ideja par smadzeņu un mašīnas saskarnes izmantošanu, lai panāktu gandrīz sarunvalodas runu, ir ierosināta jau iepriekš, jo īpaši Neironu signāli , uzņēmums, kas kopš 1980. gadiem ir testējis tehnoloģiju, kas izmanto vienu elektrodu, lai ierakstītu tieši no smadzeņu iekšpuses cilvēkiem ar bloķēta sindroma sindromu. 2009. gadā uzņēmums aprakstīja centienus atšifrēt runu no a 25 gadus vecs paralizēts vīrietis kurš vispār nespēj kustēties vai runāt (skat. Protēze runai ).

Cits pētījums , kuru šogad publicēja Mārcis Sluckis Ziemeļrietumu universitātē mēģināja atšifrēt signālus no motorās garozas, kad pacienti skaļi lasīja vārdus, kas satur visas 39 angļu valodas fonēmas (līdzskaņu un patskaņu skaņas, kas veido runu). Komanda identificēja fonēmas ar vidējo precizitāti 36 procenti. Pētījumā tika izmantoti tādi paši virsmas elektrodi, kādus izmantoja Čans.

Slutzky saka, ka, lai gan šī precizitāte var šķist zema, tā tika sasniegta ar salīdzinoši nelielu vārdu paraugu, kas tika izrunāts ierobežotā laika periodā. Mēs ceram, ka nākotnē sasniegsim daudz labāku dekodēšanu, viņš saka. Zinātnieki saka, ka runas atpazīšanas programmatūra varētu arī palīdzēt uzminēt, kādus vārdus cilvēki mēģina pateikt.

paslēpties