Ny teknologi kan hjelpe mennesker med lammelse til å snakke igjen
Forskere er nær å utvikle teknologi som bruker hjernens kommandoer for koding og muskelkontroll for å la folk som har mistet talekraften på grunn av lammelse snakke igjen.
Nyere forskning ledet av Northwestern University i Evanston, IL, finner at hjernen genererer talelyder på samme måte som hvordan den styrer hånd- og armbevegelser.
Funnet bringer nærmere dagen da personer som er lammet - for eksempel individer med "låst syndrom" - vil være i stand til å snakke gjennom et "hjerne-maskin-grensesnitt" ved bare å prøve å si ord.
Et papir om arbeidet inneholder nå i Journal of Neuroscience.
Teamet forutser teknologien ved hjelp av hjernens egen koding av lydene sammen med kommandoene som styrer musklene i leppene, tungen, ganen og stemmeboksen for å produsere dem.
Mer ‘intuitiv’ enn Hawkings teknologi
Forfatterne forklarer at et slikt system ville være mer “intuitivt” enn det som ble brukt av den anerkjente fysikeren Stephen Hawking, som døde tidligere i år i en alder av 76 år.
Hawking hadde en sjelden sykdom kalt amyotrofisk lateral sklerose som gjorde at han ble lammet og ute av stand til å snakke naturlig det meste av livet.
Men takket være et datamaskingrensesnitt som han kunne kontrollere ved å bevege kinnet, kunne han skrive ord og setninger som en talesyntetiser deretter leste opp.
Selv om metoden gjør jobben, er den treg og møysommelig. Det artikulerer ikke talen som hjernen koder og sender til musklene som lager lydene.
I stedet krever det at personen gjennomgår en prosess som er mer lik skriving; de må for eksempel tenke på den skrevne formen for ordene og setningene de ønsker å formulere, ikke bare lydene deres.
'Fonemer og artikulerende bevegelser'
Studien forfølger en modell for taleproduksjon som er i to deler: formulering av fonemer og "artikulasjonsbevegelser."
Den første er den hierarkiske prosessen med å bryte ned setninger, setninger, ord og stavelser i individuelle lyder eller fonemer. Det andre er deres produksjon gjennom kontroll av muskler som artikulerer vokalkanalen. Inntil dette arbeidet var det ikke kjent hvordan hjernen faktisk planla og representerte disse.
"Vi antydet," bemerker seniorforfatter Dr. Marc W. Slutzky, lektor i nevrologi og fysiologi, "talemotoriske områder i hjernen ville ha en lignende organisasjon som å bevæpne motoriske områder av hjernen."
Han fortsetter med å forklare at de identifiserte to hjerneområder som er involvert i taleproduksjon, og rapporterte: "Den precentral cortex representerte bevegelser i større grad enn fonemer. Den underordnede frontale cortexen, som er et taleområde på høyere nivå, representerte både fonemer og bevegelser. ”
Han og kollegene gjorde oppdagelsene mens de studerte hjerneaktivitet hos mennesker med elektroder implantert i hjernen mens de ble operert for å fjerne svulster. Pasientene måtte være bevisste under operasjonen fordi de måtte lese ord ut fra en skjerm.
Forfatterne forklarer:
"Disse funnene antyder at taleproduksjon har en lignende kritisk organisasjonsstruktur med bevegelse av andre kroppsdeler."
"Dette har viktige implikasjoner," konkluderer de, "både for vår forståelse av taleproduksjon og for utformingen av hjernemaskin-grensesnitt for å gjenopprette kommunikasjon til mennesker som ikke kan snakke."
Basert på resultatene, planlegger de nå å bygge en hjernemaskin-grensesnittalgoritme som, i tillegg til avkoding av bevegelser, også vil være i stand til å danne ord ved å kombinere dem.
