Všeobecné

Objav, ako mozog kóduje reč, môže dať hlas postihnutým


Napriek svojmu hendikepu sa Stephen Hawking stal jedným z najmocnejších hlasov modernej vedy.

Počas posledných desaťročí svojho života bol uznávaný astrofyzik spájaný aj s jeho stoličkou a počítačom, ktorý pretavil jeho myšlienky do robotického slova.

Hawking môže byť najslávnejším príkladom ľudí s obmedzenou rečou, ale nie je to jediný rečník obmedzený kvôli svalovej paralýze.

Vedci chcú pomôcť ľuďom s obmedzenou rečou odomknúť komunikáciu pomocou nového mozgového rozhrania. Tento nový stroj by dekódoval to, čo mozog vysiela do jazyka, podnebia, pier a hrtana, a preložil by to všetko do slov.

Vytvorenie stroja na interpretáciu „tichej“ reči

Inovatívne rozhranie mozgového stroja (BMI) je výsledkom výskumu Northwestern Medicine a Weinberg College of Arts and Sciences. Tím objavil, ako mozog riadi reč v podobnej funkcii, ako by ovládal ruku alebo nohu.

Na sledovanie mozgu vedci zaznamenali signály z dvoch samostatných častí mozgu. Zistili, že mozog má v jazyku dva samostatné ciele - to, čo sa snažíme povedať (zvuky reči) a jednotlivé pohyby potrebné na časti nášho tela, aby sa tieto slová a myšlienky dostali von.

Toto pochopenie bolo rozhodujúce pri vytváraní nového typu BMI.

„To nám môže pomôcť vytvoriť lepšie dekodéry reči pre BMI, čo nás posunie bližšie k nášmu cieľu pomôcť ľuďom, ktorí sú uzamknutí, aby opäť hovorili,“ uviedol hlavný autor Marc Slutzky, docent neurológie a fyziológie na Northwestern University Feinberg School. medicíny a neurológ severozápadnej medicíny.

Ako mozog premieňa slová na reč

Mechanika vašich slov pozostáva z foném vytvorených koordinovanými pohybmi z pier, jazyka a ďalších oblastí. Ako sú tieto gestá naplánované, zostalo pre vedcov až doteraz záhadou.

„Predpokladali sme, že motorické oblasti mozgu s rečou budú mať podobnú organizáciu ako ramenné oblasti mozgu,“ uviedol Slutzky. „Precentrálna kôra by predstavovala pohyby (gestá) pier, jazyka, podnebia a hrtana a kortikálne oblasti na vyššej úrovni by predstavovali vo väčšej miere fonémy.“

Podľa tímu to zistili.

„Študovali sme dve časti mozgu, ktoré pomáhajú produkovať reč,“ povedal Slutzky. "Precentrálna kôra predstavovala gestá vo väčšej miere ako fonémy. Dolná frontálna kôra, ktorá predstavuje oblasť reči na vyššej úrovni, predstavovala fonémy aj gestá."

Ďalšie kroky na odomknutie ďalšej reči

Severozápadný tím zaznamenal mozgové signály pomocou elektród umiestnených na kortikálnom povrchu. Používali pacientov, ktorí sa podrobili operácii mozgu, aby sa ako subjekty zbavili mozgových nádorov, pretože museli byť počas operácie bdelí. Keď boli pacienti pod nožom, severozápadný tím ich požiadal, aby prečítali niekoľko slov z obrazovky.

Vedci potom označili vždy, keď pacienti robili gestá a fonémy. Zaznamenávali mozgové signály z kortikálnych oblastí, aby zistili, ktoré fonémy a gestá boli vytvorené.

Ďalším krokom pre tím je vývoj algoritmu, ktorý umožní rozhraniu mozgu dekódovať gestá a tiež tieto dekódované gestá použiť na formovanie slov a nakoniec reči.


Pozri si video: Week 10 (Október 2021).