Interfața creier-calculator traduce activitatea cerebrală a pacientului cu scleroză laterală amiotrofică în cuvinte rostite

Un studiu recent a demonstrat că implanturile pe termen lung ale interfeței creier-computer (ICB) pot sintetiza cuvinte inteligibile din activitatea cerebrală a pacienților cu scleroză laterală amiotrofică (SLA), reușind să facă 80% dintre cuvintele sintetizate să fie recunoscute corect de ascultătorii umani. Aceasta indică viabilitatea sintezei vorbirii folosind ICB în cazul pacienților cu SLA.
Studiul publicat în jurnalul Scientific Reports a inclus un pacient mascul cu SLA, în vârstă de 60 de ani, care a fost înrolat într-un studiu clinic și a primit implanturi cu electrozi subdurali și un pedestal Neuroport. Sinteza vorbirii a fost realizată prin decodarea semnalelor electrocorticografice înregistrate în timpul producției de vorbire manifestă, din regiunile corticale asociate cu articulația și fonația. A fost folosit un vocabular închis de șase cuvinte-cheie, pe care pacientul le putea produce individual cu o inteligență ridicată.

Sistemul ICB a folosit trei rețele neuronale recurente pentru a identifica activitatea neurală legată de vorbire, a transforma secvențele de activitate neurală într-o reprezentare acustică intermediară și a recupera forma de undă acustică folosind un vocoder. În testele de ascultare cu vorbitori nativi de engleză, cuvintele sintetizate au fost identificate corect cu o acuratețe de 80%, cu unele confuzii între cuvinte similare.

Analiza a identificat ariile cerebrale importante pentru recunoașterea segmentelor de vorbire, arătând că activitatea neurală în timpul planificării vorbirii și procesării fonologice este crucială pentru prezicerea debutului vorbirii. Studiul oferă speranțe pentru îmbunătățirea calității vieții și autonomiei persoanelor care trăiesc cu condiții precum SLA, evidențiind potențialul tehnologiei ICB implantate ca mijloc de comunicare pentru indivizii a căror vorbire se deteriorează.

sursa: News Medical
foto: Prezentare generală a sintetizatorului de vorbire în buclă închisă. (A) Activitatea neuronală este dobândită dintr-un subset de 64 de electrozi (evidențiați cu portocaliu) din două rețele de electrozi 8 × 8 ECoG care acoperă zonele senzoriomotorii pentru față și limbă și pentru regiunile membrelor superioare. (B) Sintetizatorul de vorbire în buclă închisă extrage caracteristici high-gamma pentru a dezvălui corelații neuronale legate de vorbire ale încercărilor de producere a vorbirii și propagă fiecare cadru la un model de detectare a activității vocii neuronale (nVAD) (C) care identifică și extrage segmente de vorbire (D) ). Când participantul termină de rostit un cuvânt, modelul nVAD transmite activitatea high-gamma a întregii secvențe extrase la un model de decodare bidirecțională (E) care estimează caracteristicile acustice (F) care pot fi transformate într-un semnal acustic de vorbire. (G) Discursul sintetizat este redat ca feedback acustic. Scientific Reports