Новые технологии могут помочь парализованным людям снова заговорить
Ученые близки к разработке технологии, которая использует кодирование мозга и команды управления мышцами, чтобы позволить людям, потерявшим способность говорить из-за паралича, снова говорить.
Недавнее исследование, проведенное Северо-Западным университетом в Эванстоне, штат Иллинойс, показало, что мозг генерирует звуки речи аналогично тому, как он контролирует движения рук.
Это открытие приближает день, когда парализованные люди - например, люди с «синдромом запертости» - смогут говорить через «интерфейс мозг-машина», просто пытаясь сказать слова.
Документ о работе теперь размещен в Журнал неврологии.
Команда предполагает, что технология использует кодирование звуков мозгом вместе с командами, которые управляют мышцами губ, языка, неба и голосового аппарата для их воспроизведения.
Более "интуитивно понятный", чем технология Хокинга
Авторы объясняют, что такая система будет более «интуитивной», чем та, которую использовал известный физик Стивен Хокинг, который умер в начале этого года в возрасте 76 лет.
У Хокинга было редкое заболевание, называемое боковым амиотрофическим склерозом, из-за которого он был парализован и не мог говорить естественным образом большую часть жизни.
Однако благодаря компьютерному интерфейсу, которым он мог управлять, двигая щекой, он мог писать слова и предложения, которые затем зачитывал синтезатор речи.
Хотя этот метод работает, он медленный и трудоемкий. Это не артикуляция речи, которую мозг кодирует и посылает мышцам, издающим звуки.
Вместо этого требуется, чтобы человек прошел через процесс, который больше похож на письмо; они должны думать, например, о письменной форме слов и предложений, которые они хотят сформулировать, а не только о своих звуках.
«Фонемы и артикуляционные жесты»
В исследовании используется модель речевого образования, состоящая из двух частей: формулировка фонем и «артикуляционных жестов».
Первый - это иерархический процесс разделения предложений, фраз, слов и слогов на отдельные звуки или фонемы. Во-вторых, они вырабатываются за счет контроля над мышцами речевого тракта. До этой работы было неизвестно, как мозг на самом деле планировал и представлял их.
«Мы предположили, - отмечает старший автор исследования доктор Марк В. Слуцки, доцент кафедры неврологии и физиологии, - что речевые моторные области мозга будут иметь такую же организацию, что и ручные моторные области мозга».
Далее он объясняет, что они определили две области мозга, которые участвуют в производстве речи, сообщая: «Прецентральная кора головного мозга в большей степени представляла жесты, чем фонемы. Нижняя лобная кора, которая является областью речи более высокого уровня, представляет как фонемы, так и жесты ».
Он и его коллеги сделали открытия, изучая мозговую активность людей с имплантированными в их мозг электродами во время операции по удалению опухолей. Пациенты должны были быть в сознании во время операции, потому что им приходилось читать слова с экрана.
Авторы поясняют:
«Эти результаты показывают, что производство речи имеет аналогичную критическую организационную структуру с движением других частей тела».
«Это имеет важные последствия, - заключают они, - как для нашего понимания производства речи, так и для разработки интерфейсов мозг-машина, чтобы восстановить общение для людей, которые не могут говорить».
Основываясь на своих результатах, они теперь планируют создать алгоритм интерфейса мозг-машина, который, помимо декодирования жестов, также сможет формировать слова, комбинируя их.
