Neuro-prothese: Hersenimplantaten helpen een man te ‘spreken’ via een computer

Ze noemen het neurale compensatie, en hoewel het op dit moment slechts één patiënt is, hoopt het team van de Universiteit van Californië, San Francisco (UCSF) dat hun apparaat andere verlamde mensen zal helpen communiceren.

“Voor zover wij weten, is dit de eerste succesvolle demonstratie van een directe decodering van hele woorden uit de hersenactiviteit van een persoon die verlamd is en niet kan praten”, zegt Dr. Edward Chang, een neurochirurg bij UCSF die het onderzoeksteam leidde.

“Het toont een sterke belofte voor het herstellen van de communicatie door gebruik te maken van de natuurlijke spraakmachinerie van de hersenen”, zei Zhang in een verklaring.

Het team implanteerde een set elektroden in het gebied van de hersenen dat de spraak controleert bij een man die een beroerte had gehad waardoor hij verlamd was en op 20-jarige leeftijd niet meer kon praten.

“Sinds zijn verwonding zijn zijn hoofd-, nek- en ledematenbewegingen zeer beperkt, en hij communiceert met een aanwijzer die aan een baseballpet is bevestigd om letters op het scherm te prikken”, zei UCSF in een verklaring.

“Zijn cognitieve functie was intact”, schreef het team. In hun rapport, Gepubliceerd in het New England Journal of Medicine.

De man, nu achter in de dertig, werd gevraagd om een ​​beperkte woordenschat te gebruiken tijdens het afstemmen van het apparaat met behulp van computeralgoritmen om elektrische activiteit uit zijn hersenen te vertalen. Vervolgens werden deze woorden weergegeven op een computerscherm.

UCSF heeft een video van de man die het apparaat gebruikt. Op het computerscherm wordt hem gevraagd “Goedemorgen”. Het antwoord komt “Hallo”, na een paar seconden werd het ook als tekst op het scherm getypt.

READ  Jim Bridenstine laat Artemis "in goede vorm" achter voor NASA Biden

Er werd hem gevraagd: “Hoe gaat het met je vandaag?” De patiënt antwoordt aarzelend: “Het gaat goed.”

“We hebben de zinnen van de corticale activiteit van de deelnemer in realtime gedecodeerd met een gemiddelde snelheid van 15,2 woorden per minuut, met een gemiddelde woordfout van 25,6%”, schreef het team.

“We ontdekten 98% van de pogingen van deelnemers om individuele woorden te produceren en classificeerden woorden met een nauwkeurigheid van 47,1% met behulp van corticale aanwijzingen die stabiel waren gedurende de onderzoeksperiode van 81 weken”, aldus de onderzoekers.

Illustratie die de positie van de eCOG-elektrode op de spraakmotorcortex van de deelnemer toont en de hoofdfasen die worden gebruikt om de elektrode op de computer aan te sluiten.

Uiteindelijk hielp de patiënt, die vroeg om niet geïdentificeerd te worden, het team een ​​vocabulaire van 50 woorden op te bouwen met woorden als ‘ja’, ‘nee’, ‘familie’, ‘schoon’ en ‘verpleegster’. Deze zinnen zijn uitgebreid tot volledige zinnen zoals “Nee, ik heb geen dorst.”

Het is geen permanente oplossing – de elektrode is een groot apparaat dat bovenop de schedel zit en niet constant kan worden gebruikt. De onderzoekers zeiden dat het geen verrassing is van een enkel experiment.

“In eerder gerapporteerde brain-computer interface-applicaties, moeten decoderingsmodellen vaak dagelijks opnieuw worden gekalibreerd voordat ze bij de gebruiker worden ingezet”, schreven de onderzoekers. Ze zeiden dat dit apparaat stabieler was.

zei David Moses, de postdoctoraal ingenieur in het lab van Chang die aan de studie werkte.

De gedachten decoderen van patiënten die niet eens kunnen knipperen

“Dit experiment is slechts het begin,” zei Zhang. “Dit is de eerste deelnemer aan het experiment en de eerste reeks experimenten die deel uitmaakten van dit experiment om te bewijzen dat dit mogelijk is.”

“Aan de hardwarekant moeten we systemen bouwen met een hogere gegevensresolutie om sneller meer informatie uit de hersenen vast te leggen. En aan de algoritmische kant hebben we systemen nodig die deze zeer complexe signalen van de hersenen kunnen vertalen in gesproken woorden die geen tekstwoorden maar hoorbare gesproken woorden.”

READ  'Great Leap' voor NASA's Mars-vliegtuig luidt nieuwe missieondersteunende rol in

“Misschien is een van de belangrijkste prioriteiten om het vocabulaire uit te breiden, zodat het niet beperkt is tot de 50 woorden waarmee we zijn begonnen, maar iets dat kan worden gegeneraliseerd naar bijvoorbeeld alle woorden in het Engels. We moeten er ook voor zorgen dat wat we zien in deze deelnemer kan worden gezien met andere mensen van een groep groter dan de zieken.

Andere teams hebben geprobeerd de verlamden te helpen spreken.

In 2017 heeft het team in Universiteit van Tübingen in Duitsland Gebruik een dop bezaaid met EEG-sensoren om patiënten die verlamd zijn door amyotrofische laterale sclerose (ALS) te helpen enkele eenvoudige ideeën over te brengen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *