Kad 68-godišnjoj Pet Benet dijagnostikovana amiotrofična lateralna skleroza (ALS) 2012. godine, ona nije mogla ni da zamisli da će jednog dana, uprkos ozbiljnoj bolesti, opet moći da komunicira sa svetom oko sebe.
Dr Džejmi Henderson je tokom detinjstva imao jednu jedinu želju: da njegov otac može da razgovara sa njim. Sada naučnik i neurohirurg na Stanford Medicine, Henderson i njegove kolege razvijaju moždane implantate koji bi mogli da ostvare slične želje drugim ljudima sa paralizom ili oštećenjem govora.
Dve studije objavljene u sredu u časopisu Nature pokazuju kako moždani implantati, opisani kao neuroproteze, mogu da zabeleže nervnu aktivnost osobe kada pokušavaju da govore, a ta moždana aktivnost se zatim može dekodirati u reči na ekranu kompjutera, putem audio govora ili čak i komunicirati pomoću animiranog avatara.
„Kada sam imao 5 godina, moj tata je doživeo saobraćajnu nesreću zbog koje je jedva mogao da se kreće ili govori. Sećam se da sam se smejao šalama koje je pokušavao da ispriča, ali njegova sposobnost govora je bila toliko narušena da nismo mogli da razumemo ključnu rečenicu“, rekao je Henderson, autor jedne od studija i profesor na Univerzitetu Stenford, u brifingu o svom istraživanju.
„Tako sam odrastao u želji da mogu da ga upoznam i komuniciram s njim“, rekao je. „I mislim da je to rano iskustvo izazvalo moj lični interes da razumem kako mozak proizvodi pokrete i govor.“
Henderson i njegove kolege sa Stanforda i drugih američkih institucija ispitali su upotrebu implantiranih moždanih senzora kod 68-godišnje Pet Benet. Dijagnostikovana joj je amiotrofična lateralna skleroza (ALS) 2012. godine i to je uticalo na njen govor.
Istraživači su u svojoj studiji napisali da Benet može da pravi ograničene pokrete lica i da izgovara zvukove, ali nije u stanju da proizvede jasan govor zbog ALS-a, retke neurološke bolesti koja pogađa nervne ćelije u a i kičmenoj moždini.
U martu 2022, Henderson je izveo operaciju tokom koje je implantirao niz elektroda u dva dela mozga ove pacijentkinje. Implantati su zabeležili neuronsku aktivnost dok je Benet pokušavala da pravi pokrete lica, da proizvodi zvukove ili izgovori pojedinačne reči.
Nizovi su bili pričvršćeni za žice koje su izlazile iz lobanje i bile su povezane sa kompjuterom. Softver je dekodirao neuronsku aktivnost, pretvarajući je u reči koje su bile prikazane na ekranu kompjutera u realnom vremenu. Kada je Benet završila sa govorom, pritisnula je dugme da završi dekodiranje.
Istraživači su posmatrali ovaj interfejs između mozga i kompjutera dok je Benet pokušavala da govori i dok je samo „izgovarala“ reči bez vokalizacije.
Sa vokabularom od 50 reči, stopa grešaka u dekodiranju bila je 9,1% kada je Benet govorila i 11,2% kada je samo otvarala usta bez izgovora slova, otkrili su istraživači. Kada se koristi rečnik od 125.000 reči, stopa greške u rečima bila je 23,8% za vokalizaciju i 24,7% bez proizvodnje zvuka.
„U našem radu pokazujemo da možemo dešifrovati pokušaj govora sa stopom greške od 23% kada koristimo veliki skup od 125.000 mogućih reči. To znači da su otprilike tri od svake četiri reči tačno dešifrovane“, rekao je Frenk Vilet, autor studije i naučnik medicinskog instituta Howard Hughes.
„Sa ovim novim studijama sada je moguće zamisliti budućnost u kojoj možemo vratiti tečan govor nekome sa paralizom, omogućavajući im da slobodno kažu šta god žele sa dovoljno velikom preciznošću da ih razumemo“, rekao je on.
Istraživači kažu da se dekodiranje dogodilo pri velikim brzinama. Benet je govorila prosečnim tempom od 62 reči u minutu, što „više nego utrostručuje“ brzinu prethodnih interfejsa između mozga i kompjutera koji su imali oko 18 reči u minutu za modele sa pisanjem.
„Ovi početni rezultati su dokazali koncept, a na kraju će ga tehnologija sustići kako bi bio dostupniji ljudima koji ne mogu da govore“, napisala je Benet u saopštenju za javnost. „Za one koji ne mogu da govore, to znači da mogu ostati povezani sa svetom, možda nastaviti da rade, održavaju prijateljske i porodične odnose.“
Ipak, za sada, istraživači su napisali da su njihovi nalazi „dokaz koncepta“ da je dekodiranje govornih pokreta sa velikim vokabularom moguće, ali ga treba testirati na više ljudi pre nego što se može razmotriti za kliničku upotrebu.
„Ovo su veoma rane studije“, rekao je Vilet. „A mi nemamo veliku bazu podataka drugih ljudi.“
„Ima nade“
Druga studija objavljena u sredu uključivala je ženu koja nije mogla jasno da govori zbog paralize nakon što je imala moždani udar 2005. godine, kada je imala 30 godina. Septembra 2022. godine je u njen mozak ugrađen uređaj sa elektrodom, bez hirurških komplikacija u UCSF Medical Center u San Francisku.
Implantat je zabeležio neuronsku aktivnost, koja je dekodirana u tekst na ekranu. Istraživači su u studiji napisali da su pronašli „precizno i brzo dekodiranje velikog rečnika“ sa srednjom stopom od 78 reči u minutu i srednjom stopom greške u reči od 25%.
Dok je pacijentkinja pokušavala da govori u tišini, njena nervna aktivnost se sintetizovala u zvukove govora. Istraživači su takođe razvili animaciju avatara lica koja prati sintetizovani govor, na osnovu pokušaja pokreta lica pacijenta.
„Brža, preciznija i prirodnija komunikacija je među najpoželjnijim potrebama ljudi koji su izgubili sposobnost da govore nakon teške paralize“, napisali su u studiji istraživači sa Univerziteta Kalifornija, San Franciska i drugih institucija u SAD i Velikoj Britaniji. „Ovde smo pokazali da se sve ove potrebe mogu rešiti pomoću govorno-neuroprostetičkog sistema koji dekodira artikulatornu kortikalnu aktivnost u više modaliteta izlaza u realnom vremenu.“
Dve nove studije o implantatima u mozgu se „preklapaju“ u svojim nalazima i njihovom „dugoročnom cilju“ da obnove komunikaciju kod ljudi sa paralizom, rekao je u vestima dr Edvard Čang, neurohirurg i autor studije sa UC San Francisko.
„Rezultati iz obe studije – između 60 i 70 reči u minutu – predstavljaju pravu prekretnicu za našu oblast, generalno, i zaista smo uzbuđeni zbog toga jer dolaze od dva različita pacijenta, dva različita centra, dva različita pristupa“, rekao je Čang. „A najvažnija poruka je da postoji nada da će ovo nastaviti da se poboljšava i da će pružiti rešenje u narednim godinama.“
Iako se uređaji opisani u oba nova rada proučavaju kao dokazi koncepta – i trenutno nisu komercijalno dostupni – oni bi mogli utrti put budućoj nauci i, možda, budućim komercijalnim uređajima.
„Zapravo sam veoma uzbuđen zbog komercijalnih aktivnosti u oblasti interfejsa mozak-kompjuter“, rekao je Henderson. „Prešao sam pun krug od želje da mogu da komuniciram sa svojim tatom kao dete do toga da vidim kako ovo zaista funkcioniše. To je neopisivo.“
E2 portal (Euractiv)
