Met meer vooruitgang in technologie en neurowetenschappen, proberen onderzoekers nu verschillende experimenten uit om gebruik te maken van de kracht van het menselijk brein. Dus, een team van neurowetenschappers aan de Universiteit van Californië, San Francisco heeft nu een systeem ontwikkeld dat een verlamd individu zonder vocale capaciteiten in staat stelt te spreken door hun hersenactiviteit te lezen.
Het systeem gebruikt een elektrode-implantaat in de hersenen van een verlamde persoon om hun hersenactiviteit vast te leggen terwijl ze proberen te spreken of een vraag te beantwoorden. Het decodeert vervolgens de elektrische signalen van de hersenen om volledig gevormde zinnen op een computerscherm weer te geven.
Als je het je afvraagt, het is niet zo eenvoudig als het klinkt. Om het systeem te testen, implanteerden de onderzoekers van het UCSF chirurgisch een elektrode-array met hoge dichtheid in de spraakmotorische cortex van een verlamde man die BRAVO1 wordt genoemd. Vervolgens verbonden ze het implantaat via een poort in zijn hoofd met een computersysteem.
Hierna brachten de onderzoekers gedurende enkele maanden 22 uur per dag door om de hersenactiviteiten van de man vast te leggen terwijl hij een lijst met 50 veelvoorkomende woorden probeerde uit te spreken, zoals”goed”,”familie”, en”water”. Na de opnamesessie werden aangepaste neurale netwerkmodellen gebruikt om onderscheid te maken tussen neurologische signalen om te detecteren en te identificeren welke woorden BRAVO1 probeerde te zeggen terwijl hij sprak.
De onderzoeker vroeg de deelnemer vervolgens om verschillende korte zinnen te zeggen die de geleerde woorden bevatten. Het systeem decodeerde vervolgens de woorden van zijn neurologische activiteiten om volledig gevormde zinnen op een scherm weer te geven. Bovendien hielden de onderzoekers zelfs een vraag-antwoordsessie met BRAVO1 waarin ze hem eenvoudige vragen stelden zoals “hoe gaat het met je?” Als reactie toonde het nieuwe op de hersenen gerichte systeem “I ben erg goed” op het scherm. Je kunt de video van het experiment hieronder bekijken.
Het team van onderzoekers gelooft dat dit de eerste keer is dat een technologisch systeem in staat is de hersenactiviteit te ontcijferen van een verlamde man die niet in volledige zinnen kan spreken. “Het belooft veel goeds om de communicatie te herstellen door gebruik te maken van de natuurlijke spraakmachinerie van de hersenen”, zegt Edward Chang, een neurochirurg aan de Universiteit van Californië, San Francisco.
Bovendien gebruikten eerdere experimenten van dit soort op spelling gebaseerde of op letters gebaseerde benaderingen. Het team van Chang gebruikt daarentegen een natuurlijker aspect van spraak om het systeem te laten werken. “Bij spraak communiceren we normaal gesproken informatie met een zeer hoge snelheid, tot wel 150 of 200 woorden per minuut. Rechtstreeks naar woorden gaan, zoals we hier doen, heeft grote voordelen omdat het dichter bij de manier waarop we normaal spreken, is,” voegde Chang verder toe.
Het is vermeldenswaard dat hoewel het nieuwe op elektroden gebaseerde systeem geavanceerder is dan eerdere methoden, het niet volledig foutloos is. Tijdens het experiment op BRAVO1 was het systeem in staat om woorden te decoderen met een mediane nauwkeurigheid van 74% bij 15 woorden per minuut en ging het op tot ongeveer 93% nauwkeurigheid bij 18 woorden per minuut.
In de toekomst zal het team van de UCSF proberen het systeem te verbeteren en de nauwkeurigheid te verhogen. Eenmaal volledig ontwikkeld, geloven de onderzoekers dat het systeem de communicatie volledig kan herstellen voor verschillende van die ongelukkige mensen die hun spraakvermogen hebben verloren.
