Telepatia jest możliwa. Opracowali przełomowy modulator mowy
Zespół naukowców z Uniwersytetu Duke opracował przełomowy modulator mowy. Przekłada fale mózgowe na mowę, co może umożliwić sprawną komunikację ludziom z problemami neurologicznymi. Innowacyjna technologia jest oparta na działaniu zaawansowanych czujników.
Co prawda wciąż jest wolniejsza od tempa naturalnej ludzkiej mowy, jednak i tak niesie ze sobą potencjał ogromnych ułatwień dla tysięcy ludzi zmagających się z upośledzonymi zdolnościami mowy.
Czujnik na powierzchni mózgu
Najbardziej zaawansowane narzędzia zajmujące się dekodowaniem mowy są dziś w stanie generować około 80 słów na minutę. To dużo mniej od przeciętnego tempa ludzkiej mowy, które wynosi około 150 słów na minutę. Ta różnica wynika częściowo z niewielkiej liczby czujników monitorujących aktywność mózgu, które można wykorzystać.
Aby pokonać to ograniczenie profesor neurologii na Uniwersytecie Duke Gregory Cogan poprosił o pomoc doktora Jonathana Viventiego z Instytutu Badań nad Mózgiem z tej samej uczelni. Laboratorium inżynierii biomedycznej, które prowadzi dr Viventi specjalizuje się w tworzeniu ultracienkich i elastycznych czujników mózgu o dużej gęstości.
Efektem współpracy dwójki naukowców jest implant, który mieści aż 256 mikroskopijnych czujników. Neurony, które są gęsto upakowane w ludzkim mózgu wykazują bardzo zróżnicowaną aktywność w procesie koordynowania mowy. Niezbędna jest więc właściwa selekcja sygnałów pochodzących z gęstych skupisk komórek, tak by przewidywanie mowy było precyzyjne. Im więcej czujników, tym lepiej.
Gdy parze naukowców udało się stworzyć odpowiedni czujnik, zgłosili się po pomoc do kolejnych badaczy. Do współpracy dołączyli neurochirurdzy, którzy mieli zająć się znalezieniem pacjentów chętnych do przetestowania nowej technologii i umieszczenia implantów na powierzchni ich mózgów.
Dużym wyzwaniem, z jakim musieli się zmierzyć naukowcy, były wymogi czasowe eksperymentu. Implanty mogły być bowiem wszczepione tylko tym pacjentom, którzy mieli już zaplanowane operacje mózgu z powodu innych schorzeń. Nawet w tych przypadkach czujniki mowy mogły być umieszczone na powierzchni mózgu jedynie tymczasowo.
Jak opisuje to profesor Cogan, jego udział w operacji przypominał trochę działania ekip mechaników w czasie wyścigów samochodowych:
Lubię porównywać nasze zadanie do tego co robi załoga w pit-stopie w czasie wyścigów Formuły 1 lub NASCAR. Nie chcieliśmy przedłużać wymagającej dla organizmu pacjenta operacji, więc musieliśmy wejść na salę operacyjną, zrobić swoje i wyjść dosłownie w ciągu 15 minut. Gdy tylko główny chirurg i zespół medyczny powiedzieli „Start!", rzuciliśmy się do działania.
Zadanie, jakie postawiono przed pacjentami, którzy byli świadomi w trakcie operacji było proste. Mieli oni powtarzać usłyszane słowa i wypowiadać je na głos. Tak naprawdę nie były to słowa, a pozbawione sensu zbitki sylab typu „ava", „kuga" itp. Czujniki umieszczone na powierzchni mózgów pacjentów rejestrowały aktywność kory ruchowej. Ta część mózgu zawiaduje pracą niemal 100 mięśni poruszających wargami, językiem, szczęką i krtanią.
Następnie dane pochodzące z neuronów pacjentów zostały wgrane do algorytmu uczenia maszynowego. Celem tego było sprawdzenie, z jaką dokładnością można przewidzieć, jaki dźwięk został wydany przez pacjenta opierając się wyłącznie na podstawie zapisów aktywności jego mózgu.
40 procent to niezły wynik
Okazało się, że w przypadku niektórych dźwięków, takich jak "g" w głosce "gak", dekoder trafnie odgadywał intencje człowieka w 84 proc. przypadków. Gdy jednak algorytm analizował dźwięki w środku lub na końcu słowa, jego skuteczność spadała. Miał również trudności z głoskami brzmiącymi podobnie jak "p" i "b".
Ostatecznie dekoder był w stanie poprawnie odgadnąć, o jaki dźwięk chodzi w 40 proc. przypadków. W pierwszej chwili może się to wydawać skromnym wynikiem. Trzeba jednak wziąć pod uwagę fakt, że dotychczasowe technologie zmieniające impulsy mózgowe na mowę wymagają danych zbieranych przez godziny, a nawet dni testów. Tym razem algorytm dekodowania mowy miał do dyspozycji dane zebrane w trakcie prób trwających zaledwie 90 sekund. Należy też pamiętać, że jak wspomniał profesor Cogan, cały test trwał zaledwie 15 minut i musiał być przeprowadzony z dużym pośpiechem.
Więcej o najnowszych osiągnięciach medycyny przeczytasz tutaj:
Chociaż przed naukowcami Viventim i Coganem jest jeszcze długa droga, aby ich czujnik mowy był powszechnie dostępny dla wszystkich pacjentów, nie tracą oni entuzjazmu. Jak mówi profesor Cogan:
Opracowujemy teraz ten sam rodzaj urządzeń rejestrujących, ale bez żadnych przewodów. Ludzie będą mogli się poruszać i nie będą musieli być podłączeni do żadnego stacjonarnego urządzenia. To może przywodzić na myśl telepatię i jest naprawdę ekscytujące. Póki co, jesteśmy w punkcie, w którym nadal dekodowanie mowy jest wolniejsze niż tempo, w jakim normalnie mówią ludzie. Jednak już widać drogę, dzięki której będziemy mogli trafić do wyznaczonego celu, jakim jest sprawne i szybkie odgadywanie tego, co chce powiedzieć dany człowiek.
