„Neuroinžinerijos žygdarbis“: pirmą kartą JAV mokslininkai paralyžiuoto vyro smegenų bangas sugebėjo paversti sakiniais

„Tai svarbi technologijų gairė žmogui, negalinčiam bendrauti natūraliu būdu“, – sakė sakė Kalifornijos universiteto San Fransiske (UCSF) podaktarinių inžinerijos studijų dalyvis Davidas Mosesas (Deividas Mouzesas), vienas iš žurnale „The New England Journal of Medicine“ paskelbto straipsnio pagrindinių autorių.

„Tai demonstruoja siekio suteikti balsą smarkaus paralyžiaus ištiktiems arba kalbą praradusiems žmonėms potencialą“, – pridūrė jis.

Problema – tūkstančiams

Revoliucingame tyrime dalyvavo 36 metų vyras, kurį ištiko insultas, kai jis buvo 20-metis. Vyrui išsivystė inartrija – negebėjimas rišliai kalbėti, nors jo protiniai gebėjimai nesutriko.

Kasmet pasaulyje kalbos dovaną praranda tūkstančiai žmonių – dėl insultų, nelaimingų atsitikimų arba ligų.

Per ankstesnius šio pobūdžio tyrimus smegenų bangas būdavo mėginama perskaityti per įaugintus elektrodus ir kuriant raumenų judrumą atkuriančius prietaisus, leidžiančius vartotojams ištarti raides.

Naujasis metodas turi užtikrinti spartesnį ir natūralesnį bendravimą.

UCSF tyrėjai anksčiau uždėdavo elektrodų sistemas per smegenų operacijas, atliekamas pacientams, kurių kalbos funkcija nebuvo sutrikusi. Tokiu būdu siekta iššifruoti kalbos padargus valdančius signalus, leidžiančius ištarti balsius ir priebalsius. Tyrėjams taip pat pavyko išanalizuoti signalų sekas, leidžiančias nuspėti ištisus žodžius.

Tačiau ši koncepcija iki šiol dar nebuvo išbandyta su paralyžiuotu pacientu, kad būtų galima įrodyti jos klinikinę naudą.

„Neuroinžinerijos žygdarbis“

Tyrėjų grupė nusprendė pradėti naują studiją „Smegenų ir kompiuterio sąsaja rankų ir balso funkcijai atkurti“ (Brain- Computer Interface Restoration of Arm and Voice), o pirmasis šios programos dalyvis paprašė jį vadinti BRAVO1.

Po sunkaus kraujo išsiliejimo smegenų kamiene BRAVO1 tik labai menkai galėjo judinti galvą, kaklą ir galūnes. Bendraudamas jis naudodavosi prie beisbolo kepuraitės pritvirtintu žymekliu, rodydamas vieną po kitos raides ekrane.

Mokslininkai pasitelkė BRAVO1, kad sukurtų 50 žodžių „žodyną“, į kurį buvo įtrauktos tokios kasdien vartojamos sąvokos kaip „vanduo“, „šeima“ ir „gerai“. Tuomet į paciento galvos smegenų žievės motorinę sritį, valdančią kalbos padargus, chirurgiškai buvo implantuoti didelio tankio elektrodai.

Per tolesnius kelis mėnesius tyrėjai kaupė duomenis apie paciento nervinę veiklą, kai vyras mėgindavo ištarti minėtus 50 žodžių. Pasitelkiant dirbtinio intelekto technologijas, buvo mėginama išskirti šių duomenų subtilius ypatumus ir susieti juos su žodžiais.

Kad patikrintų, ar eksperimentas pavyko, tyrėjai pateikdavo vyrui sakinius, sudarytus iš žodyno žodžių, ir įrašydavo ekrane rodomus rezultatus.

Tuomet pacientui buvo mėginama užduoti paprastų klausimų, pavyzdžiui, „Kaip šiandien jautiesi?“ arba „Gal norėtum atsigerti vandens?“. BRAVO1 sugebėdavo atsakyti „Jaučiuosi labai gerai“ arba „Ne, nesu ištroškęs“.

Sistema sugebėdavo iššifruoti iki 18 žodžių per minutę, o „vertimo“ tikslumo mediana buvo 75 procentai. Eksperimento sėkmę dar labiau padidino „automatinio taisymo“ funkcija, panaši į įdiegtą išmaniuosiuose telefonuose.

„Kiek žinome, buvo pirmąkart sėkmingai pademonstruotas tiesioginis ištisų žodžių iššifravimas iš asmens, kuris yra paralyžiuotas ir negali kalbėti, smegenų veiklos“, – sakė BRAVO1 neurochirurgas Edwardas Changas (Edvardas Čangas), naujojo straipsnio bendraautoris.

Papildomame žurnalo redakcijos straipsnyje šis pasiekimas giriamas kaip „neuroinžinerijos žygdarbis“ ir keliama prielaida, kad tolesnė šios technologijos pažanga – pavyzdžiui, pritaikant mažesnius paviršinius elektrodus – gali tikslumą dar labiau padidinti.