Учените разбират думите на парализиран пациент чрез мозъчни сигнали
Учените са използвали нов вид непроникващ микроелектрод, който седи на върха на мозъка, без да му се блъска. Тези електроди са известни като microECoGs, защото представляват по-малка адаптация на големите електроди, използвани в електрокортикографията, или ECoG, които са разработени преди няколко десетилетия.
„Успяхме да декодираме изговорените думи, използвайки само сигнали от мозъка, с устройство, което обещава дългосрочна употреба при парализирани пациенти, които сега не могат да говорят“, каза Брадли Грегер, асистент по биоинженерство.
Доброволец, който вече е претърпял краниотомия - временно частично отстраняване на черепа - в опит да помогне на тежките си епилептични припадъци, се е включил в изследването. Учените поставиха решетки от микроелектроди върху речевите центрове на мозъка му - върху лицевата моторна кора, която контролира движенията на мускулите, участващи в говоренето, а също и върху зоната на Вернике, която е свързана с разбирането и разбирането на езика.
Тъй като микроелектродите всъщност не пробиват мозъчната материя, те се считат за безопасни за поставяне върху речевите зони на мозъка. С тези микроелектроди на място учените успяха да открият и запишат електрическите мозъчни сигнали, генерирани от няколко хиляди неврони или нервни клетки.
След като доброволецът многократно прочете всяка от 10 думи, които могат да бъдат полезни на парализиран човек - да, не, горещо, студено, гладно, жадно, здравей, сбогом, все по-малко - изследователите се опитаха да разберат кои мозъчни сигнали представляват всеки от 10 думи чрез анализ на промените в силата на различните честоти, постъпващи с всеки нервен сигнал.
Когато се сравняват всеки два мозъчни сигнала - като тези, генерирани, когато мъжът казва думите „да“ и „не“ - учените успяват да разберат разликата между всяка дума от 76 процента до 90 процента от времето.
Когато учените са използвали само петте микроелектрода на всяка решетка от 16 електроди, които са били най-точни при декодирането на мозъчните сигнали от лицевата моторна кора, тяхната точност при разграничаването на думите се е увеличила до почти 90 процента.
Когато учените разгледаха всички 10 модела на мозъчни сигнали наведнъж, обаче, те успяха да маркират правилно всяка дума само от 28 до 48 процента от времето. Това беше по-добре от шанса (10 процента), но все още не се смяташе за достатъчно силно.
„Това не означава, че проблемът е напълно решен и всички можем да се приберем“, казва Грегер. „Това означава, че работи и сега трябва да го усъвършенстваме, за да могат хората със синдром на„ заключен “наистина да общуват.“
„Очевидната следваща стъпка - и това е, което правим в момента - е да го направим с по-големи микроелектродни мрежи. Можем да направим мрежата по-голяма, да имаме повече електроди и да извлечем огромно количество данни от мозъка, което вероятно означава повече думи и по-добра точност “, казва Грегер.
„Това е доказателство за концепцията. Доказахме, че тези сигнали могат да ви кажат какво казва човекът много над шансовете. Но трябва да можем да правим повече думи с по-голяма точност, преди да е нещо, което пациентът наистина може да намери за полезно “, добавя той.
Тъй като методът се нуждае от много повече подобрения и включва поставяне на електроди върху мозъка, Грегер очаква, че ще минат няколко години, преди да има клинични изпитвания върху парализирани хора, които не могат да говорят.
Има надежда обаче, че непрекъснатите изследвания в тази област в крайна сметка ще доведат до безжично устройство, което може да преобразува мислите на човека в изговорени от компютър думи, казва Грегер. В момента единственият начин, по който хората, които са „заключени“, могат да общуват чрез движение, като мигане на око или леко движение на ръка или чрез старателно избиране на букви или думи от списък.
Колегите от университета в Юта, които проведоха проучването с Грегер, включваха електроинженерите Спенсър Келис, докторант, и Ричард Браун, декан на Инженерния колеж; и Пол Хаус, асистент по неврохирургия. Друг съавтор е Кай Милър, невролог от Вашингтонския университет в Сиатъл.
Изследването е финансирано от Националните здравни институти, Агенцията за модерни изследователски проекти в областта на отбраната, Изследователската фондация на Университета в Юта и Националната научна фондация.
TheВестник по невронно инженерствоСептемврийският брой ще публикува изследването на Грегер, показващо възможността за превръщане на мозъчните сигнали в компютърно изговорени думи.
Източник: Университет в Юта
