Νέα Διασύνδεση Εγκεφάλου Ερμηνεύει Εσωτερικούς Μονολόγους με Εντυπωσιακή Ακρίβεια
Σε νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε σήμερα στο Cell, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ αποκωδικοποίησαν φαντασμένες λέξεις από τέσσερις συμμετέχοντες με σοβαρή παράλυση λόγω ALS ή εγκεφαλικού επεισοδίου στον εγκεφαλικό στέλεχο. Εκτός από το ότι είναι εξαιρετικά εντυπωσιακά, τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν άτομα που δεν μπορούν να μιλήσουν να επικοινωνούν πιο εύκολα χρησιμοποιώντας διασυνδέσεις εγκεφάλου-υπολογιστή (BCIs), λένε οι ερευνητές.
“Αυτή είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να κατανοήσουμε πώς φαίνεται η δραστηριότητα του εγκεφάλου όταν απλώς σκέφτεσαι να μιλήσεις,” δήλωσε η κύρια συγγραφέας Erin Kunz, μεταπτυχιακή φοιτήτρια ηλεκτρολογίας στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ, σε δήλωσή της. “Για άτομα με σοβαρές διαταραχές ομιλίας και κίνησης, οι BCIs που είναι ικανοί να αποκωδικοποιήσουν την εσωτερική ομιλία θα μπορούσαν να τους βοηθήσουν να επικοινωνούν πολύ πιο εύκολα και φυσικά.”
Προηγουμένως, οι επιστήμονες είχαν καταφέρει να αποκωδικοποιήσουν την προσπάθεια ομιλίας χρησιμοποιώντας BCIs. Όταν οι άνθρωποι προσπαθούν σωματικά να μιλήσουν φωναχτά ενεργοποιώντας τους μύες που σχετίζονται με την ομιλία, αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να ερμηνεύσουν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου και να γράψουν αυτό που προσπαθούν να πουν. Ωστόσο, ενώ είναι αποτελεσματικές, οι σημερινές μέθοδοι επικοινωνίας με τη βοήθεια BCIs μπορούν να είναι εξαντλητικές για άτομα με περιορισμένο έλεγχο των μυών. Η νέα μελέτη είναι η πρώτη που ασχολείται άμεσα με την εσωτερική ομιλία.
Για να το πετύχουν, οι ερευνητές κατέγραψαν τη δραστηριότητα στον κινητικό φλοιό—την περιοχή που είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο των εθελοντικών κινήσεων, συμπεριλαμβανομένης της ομιλίας—χρησιμοποιώντας μικροηλεκτρόδια που είχαν εμφυτευτεί στον κινητικό φλοιό των τεσσάρων συμμετεχόντων.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η προσπάθεια και η φαντασμένη ομιλία ενεργοποιούν παρόμοια, αν και όχι ταυτόσημα, μοτίβα δραστηριότητας του εγκεφάλου. Εκπαίδευσαν ένα μοντέλο AI να ερμηνεύει αυτά τα σήματα φαντασμένης ομιλίας, αποκωδικοποιώντας προτάσεις από ένα λεξιλόγιο έως 125.000 λέξεις με ακρίβεια έως 74%. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το σύστημα εντόπισε ακόμη και εσωτερικές σκέψεις χωρίς υπόδειξη, όπως αριθμούς που οι συμμετέχοντες μέτρησαν σιωπηλά κατά τη διάρκεια μιας εργασίας.
Για άτομα που θέλουν να χρησιμοποιήσουν την νέα τεχνολογία αλλά δεν θέλουν πάντα οι εσωτερικές τους σκέψεις να είναι σε πλήρη έκθεση, η ομάδα πρόσθεσε έναν μηχανισμό ελέγχου πρόσβασης με κωδικό που εμπόδιζε το BCI να αποκωδικοποιήσει την εσωτερική ομιλία εκτός αν οι συμμετέχοντες σκέφτονταν έναν κωδικό (“chitty chitty bang bang” σε αυτήν την περίπτωση). Το σύστημα αναγνώρισε τον κωδικό με περισσότερη από 98% ακρίβεια.
Αν και η ακρίβεια του 74% είναι υψηλή, η τρέχουσα τεχνολογία εξακολουθεί να κάνει σημαντικό αριθμό σφαλμάτων. Οι ερευνητές είναι ωστόσο αισιόδοξοι ότι σύντομα, πιο ευαίσθητες συσκευές καταγραφής και καλύτεροι αλγόριθμοι θα μπορούσαν να βελτιώσουν την απόδοσή τους ακόμα περισσότερο.
“Το μέλλον των BCIs είναι φωτεινό,” δήλωσε ο Frank Willett, αναπληρωτής καθηγητής στο τμήμα νευροχειρουργικής του Στάνφορντ και κύριος συγγραφέας της μελέτης, σε δήλωσή του. “Αυτή η δουλειά δίνει πραγματική ελπίδα ότι οι BCI ομιλίας μπορούν μια μέρα να αποκαταστήσουν μια επικοινωνία που είναι τόσο ρέουσα, φυσική και άνετη όσο η συνομιλία.”