Μια ερευνητική ομάδα στο Stanford Medicine έχει δημιουργήσει μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) που μπορεί να αναπαράγει την ομιλία μέσω της σκέψης. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί επεμβατικά ηλεκτρόδια για να αποκωδικοποιήσει την «εσωτερική ομιλία» ασθενών που αντιμετωπίζουν διαταραχές στη ομιλία, όπως η ALS ή οι κακώσεις του νωτιαίου μυελού.
Μπορεί άραγε η τεχνολογία να αποκαταστήσει την ικανότητα ομιλίας σε αυτούς που την έχουν χάσει; Και θα μπορέσουν άτομα που ποτέ δεν είχαν τη δυνατότητα να εκφραστούν, να το καταφέρουν μέσω αυτής της τεχνολογίας; Οι ερευνητές από το Stanford Medicine διεξάγουν μια μελέτη που εξετάζει την αποκωδικοποίηση της εσωτερικής ομιλίας μέσω BCI. Όπως εξηγούν οι ερευνητές, «Η εσωτερική ομιλία είναι μια λιγότερο σαφής εκδοχή των προσπαθειών ομιλίας, ωστόσο και οι δύο είναι αναγνωρίσιμες μέσω της “κινητικής πρόθεσης”.
Πρόσφατα, μια ομάδα από τη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Πανεπιστημίου Κολούμπια ανέπτυξε ένα νέο BCI με βάση το πυρίτιο που δημιουργεί μια σύνδεση υψηλής απόδοσης και με ελάχιστη επεμβατικότητα με τον εγκέφαλο, για την αντιμετώπιση νευρολογικών διαταραχών.
Αναγνώριση φωνημάτων στη σκέψη
Αυτή η BCI χρησιμοποιεί μικροσκοπικές συστοιχίες ηλεκτροδίων που τοποθετούνται χειρουργικά στην επιφάνεια του εγκεφάλου. Καταγράφει άμεσα τις νευρωνικές δραστηριότητες και μεταδίδει τα σήματα σε υπολογιστή που τα μεταφράζει σε ομιλία ή άλλες ενέργειες. Η γλώσσα προέρχεται από τη δραστηριότητα του κινητικού φλοιού, και με τη βοήθεια της μηχανικής μάθησης, ο αλγόριθμος αναγνωρίζει τα νευρωνικά μοτίβα που σχετίζονται με κάθε φώνημα. Αυτή η μέθοδος απαιτεί λιγότερη προσπάθεια από ό,τι οι παραδοσιακές μέθοδοι επικοινωνίας για ασθενείς με ALS.
«Είναι σαν ο εγκέφαλος να προετοιμάζει την κίνηση χωρίς να ξεπερνά το απαραίτητο όριο για την εκτέλεσή της,» σημειώνουν οι επιστήμονες. Μέσω της ανάλυσης αυτών των σημάτων, έχουν καταφέρει να αποκωδικοποιήσουν ολόκληρες προτάσεις σε πραγματικό χρόνο, διαθέτοντας λεξιλόγιο που φτάνει τις 125.000 λέξεις. Ένας από τους ασθενείς κατάφερε να εμφανίσει φράσεις όπως «Δεν έχουμε πραγματικά αυστηρό προϋπολογισμό» απλώς σκεπτόμενος τις. Συνδυασμένο με ένα συνθεσάιζερ ομιλίας, το σύστημα φωνάζει τις φράσεις δυνατά. Το ποσοστό σφάλματος κυμαίνεται από 26% έως 54% ανάλογα με τον ασθενή, αλλά είναι χαμηλότερο από άλλες μεθόδους που απαιτούν προσπάθεια ομιλίας.
Βελτίωση συσκευών μέσω μηχανικής μάθησης
Για αρκετά χρόνια, οι φωνητικές ετικέτες επιτρέπουν σε άτομα με ALS ή τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού να επικοινωνούν, αποκωδικοποιώντας σήματα που σχετίζονται με προσπάθειες ομιλίας. Σύμφωνα με τους ερευνητές του Στάνφορντ, αυτή η μέθοδος πρόκειται να είναι λιγότερο κουραστική και πιο άνετη, ξεπερνώντας φυσικούς περιορισμούς όπως ο έλεγχος της αναπνοής.
«Αυτή η έρευνα είναι πολλά υποσχόμενη, αλλά απαιτεί ακόμη σημαντική εκπαίδευση και έχει υψηλό κόστος. Το κύριο εμπόδιο είναι τα επεμβατικά ηλεκτρόδια. Ωστόσο, η πρόοδος στα BCIs και στη μηχανική μάθηση μπορεί να οδηγήσει σε ταχεία ανάπτυξη, ίσως σε ένα μέλλον με μη επεμβατικά ηλεκτρόδια,» εξηγεί ο Foued Bouchnak, διευθυντής έργου καινοτομίας στην Orange.
Μια ηθική προ challenge: προστασία της ψυχικής ιδιωτικότητας
Παρ’ όλα αυτά, το σύστημα ενέχει έναν σημαντικό ηθικό κίνδυνο: μπορεί να αποκωδικοποιεί ακούσει τις ιδιωτικές σκέψεις των ατόμων. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει δύο λύσεις για αυτό το ζήτημα.
Η πρώτη είναι η ενσωμάτωση μιας λέξης-κλειδιού για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση του αποκωδικοποιητή με ακρίβεια 98,75%. Η δεύτερη είναι η εκπαίδευση των ασθενών σχετικά με την «αντι-εσωτερική ομιλία», επιτρέποντας στο σύστημα να αγνοεί σήματα που σχετίζονται με τη σιωπηλή σκέψη, θεωρώντας τα ως ιδιωτικά.
Η ημέρα που θα μπορέσουν να αποκαταστήσουν την ομιλία σε αυτούς που την έχουν χάσει ή σε αυτούς που δεν μπόρεσαν ποτέ να εκφραστούν, ίσως δεν είναι πολύ μακριά.
Ο αρχικός τίτλος: Ομιλία μέσω σκέψης: μια νέα διεπαφή ικανή να επαναφέρει τη φωνή τους στους ασθενείς δημοσιεύτηκε πρώτα στο GizChina Greece.
