211service.com
Wetenschappers hebben een manier gevonden om hersensignalen om te zetten in spraak
Een conceptuele illustratie van hersengolven en spraak Nick Little
Je hoeft er niet over na te denken: als je spreekt, sturen je hersenen signalen naar je lippen, tong, kaak en strottenhoofd, die samenwerken om de beoogde geluiden te produceren.
Nu zeggen wetenschappers in San Francisco dat ze deze hersensignalen hebben afgetapt om een apparaat te maken dat volledige zinnen kan uitspugen, zoals Doe Charlie's vuile vaat niet en kritieke apparatuur heeft goed onderhoud nodig.
Het onderzoek is een stap in de richting van een systeem dat ernstig verlamde mensen zou kunnen helpen spreken - en misschien ooit consumentengadgets waarmee iedereen een tekst rechtstreeks vanuit het brein kan verzenden .
Een team onder leiding van neurochirurg Edward Chang van de Universiteit van Californië, San Francisco, registreerde vanuit de hersenen van vijf mensen met epilepsie, die al een hersenoperatie ondergingen, terwijl ze spraken uit een lijst met 100 zinnen.
Toen het team van Chang de signalen vervolgens naar een computermodel van het menselijke vocale systeem voerde, genereerde het gesynthetiseerde spraak die ongeveer half verstaanbaar was.
Een voorbeeld van spraak gegenereerd door het decoderen van hersensignalen van een patiënt.
De inspanning grijpt niet in op abstracte gedachten, maar luistert in plaats daarvan naar zenuwen die vuren terwijl ze je stemorganen vertellen te bewegen. Eerder hebben onderzoekers dergelijke motorsignalen uit andere delen van de hersenen gebruikt om robotarmen te besturen.
We maken gebruik van de delen van de hersenen die deze bewegingen besturen - we proberen bewegingen te decoderen in plaats van rechtstreeks spraak, zegt Chang.
In het experiment van Chang werden de signalen geregistreerd met behulp van een flexibel kussentje van elektroden, een elektrocorticografie-array of ECoG genaamd, dat op het oppervlak van de hersenen rust.
Om te testen hoe goed de signalen konden worden gebruikt om opnieuw te creëren wat de patiënten hadden gezegd, speelden de onderzoekers de gesynthetiseerde resultaten voor mensen die waren ingehuurd op Mechanical Turk, een crowdsourcing-site, die probeerden ze te transcriberen met behulp van een pool van mogelijke woorden. Die luisteraars konden gemiddeld zo'n 50 tot 70% van de woorden verstaan.
Dit is waarschijnlijk het beste werk dat momenteel wordt gedaan in BCI [brain-computer interfaces], zegt Andrew Schwartz, een onderzoeker naar dergelijke technologieën aan de Universiteit van Pittsburgh. Hij zegt dat als onderzoekers sondes in het hersenweefsel zouden plaatsen, niet alleen over de hersenen, de nauwkeurigheid veel groter zou kunnen zijn.
Eerdere pogingen hebben getracht woorden of woordgeluiden te reconstrueren uit hersensignalen. In januari van dit jaar bijvoorbeeld, maten onderzoekers van Columbia University signalen in het auditieve deel van de hersenen als proefpersonen iemand anders de cijfers 0 tot 9 hoorden uitspreken. Daarna konden ze bepalen welk nummer was gehoord.
Hersen-computerinterfaces zijn nog niet geavanceerd genoeg, noch eenvoudig genoeg, om mensen die verlamd zijn te helpen, hoewel dat een doelstelling van wetenschappers is.
Vorig jaar begon een andere onderzoeker bij UCSF mensen met ALS of de ziekte van Lou Gehrig te rekruteren om ECoG-implantaten te ontvangen. Die studie zal proberen spraak te synthetiseren, volgens een beschrijving van de proef, en patiënten vragen om een exoskelet te besturen dat hun armen ondersteunt.
Chang zegt dat zijn eigen systeem niet wordt getest bij patiënten. En het blijft onduidelijk of het zou werken voor mensen die hun mond niet kunnen bewegen. Het UCSF-team zegt dat hun opstelling lang niet zo goed werkte toen ze sprekers vroegen om woorden in stilte uit te spreken in plaats van ze hardop uit te spreken.
Sommige bedrijven in Silicon Valley hebben gezegd dat ze hopen commerciële gedachten-naar-tekst hersenlezers te ontwikkelen. Een van hen, Facebook, zegt dat het gerelateerd onderzoek aan UCSF financiert om de eerste stille spraakinterface te demonstreren die 100 woorden per minuut kan typen, aldus een woordvoerder.
Facebook betaalde niet voor de huidige studie en UCSF weigerde te beschrijven welk verder onderzoek het doet namens de socialemediagigant. Maar Facebook zegt dat het ziet dat het geïmplanteerde systeem een stap is in de richting van het type consumentenapparaat dat het wil maken.
Dit doel sluit goed aan bij de missie van UCSF om een implanteerbare communicatieprothese te ontwikkelen voor mensen die niet kunnen spreken - een missie die wij ondersteunen. Facebook ontwikkelt geen producten waarvoor implanteerbare apparaten nodig zijn, maar het onderzoek bij UCSF kan onderzoek naar niet-invasieve technologieën mogelijk maken, aldus het bedrijf.
Chang zegt dat hij geen enkele technologie kent die van buiten de hersenen kan werken, waar de signalen zich vermengen en moeilijk leesbaar worden.
De studie die we deden, betrof mensen die neurochirurgie hadden. We zijn ons echt niet bewust van de momenteel beschikbare niet-invasieve technologie waarmee je dit van buiten het hoofd kunt doen, zegt hij. Geloof me, als het zou bestaan, zou het diepgaande medische toepassingen hebben.