Niemi zyskają głos. Przełomowa technologia nadchodzi

Interfejsy mózg-komputer (BCI) od lat rozwijane są jako technologie umożliwiające komunikację osobom z poważnymi ograniczeniami ruchowymi. Dotychczas jednak głównym wyzwaniem była latencja - zauważalne opóźnienie między momentem, gdy osoba zamierza coś powiedzieć, a faktyczną produkcją dźwięku. Ten problem znacząco utrudniał płynną, naturalną komunikację, która jest kluczowym aspektem interakcji międzyludzkich.

Nowa technologia opracowana przez naukowców z Kalifornii stanowi przełom w tej dziedzinie, ponieważ wykorzystuje sztuczną inteligencję do natychmiastowego przetwarzania sygnałów mózgowych w dźwięk. W przeciwieństwie do wcześniejszych rozwiązań, które opierały się na podejściu literującym (gdzie użytkownik musiał zapisywać litery jedna po drugiej), ta neuroproteza bezpośrednio dekoduje sygnały pochodzące z obszarów mózgu odpowiedzialnych za kontrolę mięśni układu głosowego. Takie podejście pozwala na bardziej naturalną i płynną komunikację, zbliżoną do normalnej mowy.

To też jest ciekawe:

Neuroproteza opiera się na implancie zawierającym elektrody, które umieszcza się na powierzchni mózgu pacjenta, konkretnie w obszarze kory ruchowej odpowiedzialnej za mowę. Elektrody te rejestrują aktywność neuronalną, gdy osoba próbuje mówić, nawet jeśli fizycznie nie jest w stanie tego zrobić.

System działa w kilku kluczowych etapach:

W poprzednich wersjach technologii proces dekodowania myśli i przekształcania ich w mowę zajmował około ośmiu sekund na jedno zdanie. Nowa technologia działa około 8 razy szybciej, praktycznie eliminując opóźnienie i umożliwiając prawdziwą konwersację w czasie rzeczywistym.

Pierwszą osobą testującą tę technologię była 47-letnia kobieta o imieniu Ann, która od 18 lat nie mogła mówić po udarze mózgu, który spowodował u niej ciężki paraliż. W ramach badań klinicznych Ann miała wszczepione 253 elektrody na powierzchni mózgu, które rejestrowały aktywność neuronalną, gdy próbowała wypowiadać zdania wyświetlane na ekranie.

Wcześniejsze systemy neuroprotez mowy często skupiały się na podejściu opartym na literowaniu, gdzie sygnały mózgowe były wykorzystywane do wybierania liter jedna po drugiej. Ten nowy system jest znacznie bardziej naturalny, ponieważ bezpośrednio dekoduje sygnały przeznaczone do kontrolowania mięśni układu głosowego, co pozwala na bardziej płynną i organiczną komunikację.

Opracowana technologia neuroprotez strumieniujących mowę ma ogromny potencjał poprawy jakości życia osób z ciężkim paraliżem. Każdego roku tysiące ludzi traci zdolność mówienia z powodu udarów, wypadków lub chorób takich jak stwardnienie zanikowe boczne (ALS). Ta technologia może przywrócić im możliwość komunikacji, co ma fundamentalne znaczenie dla ich codziennego funkcjonowania i dobrostanu psychicznego.

Badacze pracują nad dalszym udoskonalaniem tej technologii. Jednym z obszarów rozwoju jest umożliwienie systemu rozpoznawania nieznanych słów i uczenia się wzorców mowy. Innym kierunkiem jest dodanie większej ekspresyjności emocjonalnej do syntezowanego głosu, co uczyniłoby komunikację jeszcze bardziej naturalną.

Edward Chang, neurochirurg i współgłówny badacz projektu, prowadzi badania kliniczne na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco, które mają na celu rozwój technologii neuroprotez mowy przy użyciu matryc elektrod o wysokiej gęstości.

- To ekscytujące, że najnowsze postępy w sztucznej inteligencji znacznie przyspieszają praktyczne wykorzystanie BCI w niedalekiej przyszłości - powiedział.

Mimo ogromnego potencjału tej technologii ważne jest rozważenie aspektów etycznych i kwestii dostępności. Technologia ta wymaga inwazyjnego wszczepienia elektrod na powierzchni mózgu, co wiąże się z ryzykiem i kosztami. Badacze pracują nad mniej inwazyjnymi metodami, które byłyby bardziej dostępne dla szerszej grupy pacjentów.