Search Icon
ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ
Τεχνολογία

Ομιλία: Η νευρική πρόθεση χρησιμοποιεί την λειτουργία του εγκεφάλου για την αποκωδικοποίηση της ομιλίας

Ομιλία: Η νευρική πρόθεση χρησιμοποιεί την λειτουργία του εγκεφάλου για την αποκωδικοποίηση της ομιλίας

Ομιλία: Οι διαταραχές του λόγου επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως, μειώνοντας την ικανότητά τους να επικοινωνούν.



Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο HSE και το Κρατικό Πανεπιστήμιο Ιατρικής και Οδοντιατρικής της Μόσχας έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη ενός μοντέλου μηχανικής μάθησης που μπορεί να προβλέπει λέξεις με βάση τη νευρική δραστηριότητα. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Neural Engineering, χρηματοδοτήθηκε από τη ρωσική κυβέρνηση στο πλαίσιο του εθνικού προγράμματος “Επιστήμη και Πανεπιστήμια”.


Αποκωδικοποίηση της ομιλίας

Οι διαταραχές του λόγου επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως, μειώνοντας την ικανότητά τους να επικοινωνούν. Ενώ υπάρχει τεχνολογία για την αποκατάσταση της επικοινωνίας, όπως οι διεπαφές “σιωπηλής ομιλίας” που παρακολουθούν τις κινήσεις των αρθρωτικών μυών, οι συσκευές αυτές δεν είναι κατάλληλες για όλους τους ασθενείς, ιδίως για εκείνους με παράλυση των μυών του προσώπου.

Οι νευροπροσθέσεις ομιλίας ή οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή προσφέρουν μια πιθανή λύση για την αποκατάσταση της επικοινωνίας σε αυτούς τους ασθενείς. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές διεπαφές, οι BCI επιτρέπουν τον άμεσο έλεγχο των συσκευών με τη χρήση εγκεφαλικών σημάτων, εξαλείφοντας την ανάγκη για πληκτρολόγια ή μικρόφωνα. Ωστόσο, η επεμβατική χειρουργική επέμβαση που απαιτείται για την εμφύτευση ηλεκτροδίων στον εγκεφαλικό ιστό αποτελεί σημαντικό εμπόδιο για την ευρεία χρήση των BCIs στην προσθετική ομιλίας.

Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στην ανάπτυξη μιας λειτουργικής νευροπρόθεσης ικανής να αποκωδικοποιεί με ακρίβεια την ομιλία χρησιμοποιώντας ένα μικρό σύνολο ηλεκτροδίων που εμφυτεύονται σε μια περιορισμένη περιοχή του φλοιού, χωρίς την ανάγκη επεμβατικής χειρουργικής επέμβασης. Συνέλεξαν δεδομένα από δύο ασθενείς με επιληψία στους οποίους είχαν ήδη εμφυτευτεί ενδοκρανιακά ηλεκτρόδια για προχειρουργική χαρτογράφηση.

Στον έναν ασθενή είχαν εμφυτευθεί αμφίπλευρα πέντε άξονες στερεοηλεκτροεγκεφαλογραφίας (sEEG), ο καθένας με έξι επαφές, ενώ στον άλλο εννέα λωρίδες ηλεκτροκορτικογραφίας (ECoG) με οκτώ επαφές η καθεμία. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μόνο έξι επαφές από έναν άξονα sEEG και οκτώ επαφές από μία λωρίδα ECoG για να αποκωδικοποιήσουν τη νευρική δραστηριότητα.

Κατά τη διάρκεια του πειράματος, τα υποκείμενα διάβαζαν δυνατά έξι προτάσεις που παρουσιάζονταν με τυχαία σειρά, ενώ κάθε πρόταση επαναλαμβανόταν από 30 έως 60 φορές. Τα ηλεκτρόδια κατέγραφαν την εγκεφαλική τους δραστηριότητα καθώς μιλούσαν. Τα δεδομένα αυτά ευθυγραμμίστηκαν με τα ηχητικά σήματα, σχηματίζοντας 27 κλάσεις, συμπεριλαμβανομένων 26 λέξεων και μιας κλάσης σιωπής. Ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης με αρχιτεκτονική νευρωνικού δικτύου εκπαιδεύτηκε για να προβλέψει την επόμενη εκφερόμενη λέξη με βάση την προηγούμενη νευρωνική δραστηριότητα.

Η αρχιτεκτονική του νευρωνικού δικτύου σχεδιάστηκε ώστε να είναι απλή, συμπαγής και ερμηνεύσιμη. Αποτελούνταν από δύο στάδια: εξαγωγή εσωτερικών αναπαραστάσεων ομιλίας από δεδομένα εγκεφαλικής δραστηριότητας και πρόβλεψη μιας συγκεκριμένης κλάσης (λέξη ή σιωπή). Το μοντέλο πέτυχε 55% ακρίβεια χρησιμοποιώντας δεδομένα sEEG από τον πρώτο ασθενή και 70% ακρίβεια χρησιμοποιώντας δεδομένα ECoG από τον δεύτερο ασθενή. Αυτές οι ακρίβειες ήταν συγκρίσιμες με μελέτες που χρησιμοποιούσαν ηλεκτρόδια εμφυτευμένα σε ολόκληρη την επιφάνεια του φλοιού.

Η ερμηνευσιμότητα του μοντέλου επιτρέπει στους ερευνητές να κατανοήσουν ποιες νευρικές πληροφορίες συμβάλλουν περισσότερο στην πρόβλεψη της επόμενης λέξης. Τα ευρήματα ευθυγραμμίζονται με τα αποτελέσματα της χαρτογράφησης της ομιλίας και υποδηλώνουν ότι το μοντέλο αποκωδικοποιεί τα σήματα από τον εγκέφαλο. Επιπλέον, το μοντέλο δεν απαιτεί χειροκίνητη σχεδίαση χαρακτηριστικών, καθώς μαθαίνει να εξάγει αναπαραστάσεις ομιλίας απευθείας από δεδομένα εγκεφαλικής δραστηριότητας.

Το κρίσιμο είναι ότι οι ερευνητές σημειώνουν ότι η πρόβλεψη βασίζεται αποκλειστικά στη νευρωνική δραστηριότητα που προηγείται της εκφώνησης, διασφαλίζοντας ότι ο κανόνας απόφασης δεν χρησιμοποιεί την απόκριση του ακουστικού φλοιού στην ομιλία που έχει ήδη ειπωθεί. Αυτό ελαχιστοποιεί τους κινδύνους για τους ασθενείς και οι ερευνητές οραματίζονται ένα μέλλον όπου η νευρική δραστηριότητα θα μπορεί να αποκωδικοποιείται από έναν μικρό αριθμό ελάχιστα επεμβατικών ηλεκτροδίων που εμφυτεύονται σε βάση εξωτερικών ασθενών με τοπική αναισθησία.

Η μελέτη αυτή αποτελεί σημαντική πρόοδο στον τομέα της νευροπροσθετικής της ομιλίας, προσφέροντας ελπίδα σε άτομα με διαταραχές της ομιλίας και ανοίγοντας το δρόμο για μελλοντική έρευνα και εξελίξεις στη χρήση των BCIs για την αποκατάσταση των επικοινωνιακών ικανοτήτων.

Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον Κόσμο
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube

Διαβάστε Eπίσης:

Μελέτη αποκαλύπτει τον πρώτο γενετικό τόπο για τον τόνο της φωνής

Πειραματικά ευρήματα φέρνουν ελπίδα για ταχύτερη και καλύτερη ανάρρωση μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο

5 τροφές που πρέπει να περιορίσετε εάν έχετε διαβήτη ή προδιαβήτη

Πόσο χρήσιμη είναι η τεχνολογία για τα άτομα με ΔΕΠΥ;

svg%3E svg%3E
svg%3E
Αφιέρωμα στον Διαβήτη healthwebgr svg%3E
Περισσότερα

Νέα μέθοδος ανάπτυξης αιμοφόρων αγγείων σε εργαστηριακά οργανοειδή 

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα καινοτόμο πρωτόκολλο που περιλαμβάνει τη χρήση βιοϋλικών, κυτταρικών παραγόντων και μοριακών σηματοδοτών για την προώθηση της αγγειογένεσης σε τρισδιάστατα οργανοειδή.

Τεχνητή νοημοσύνη: Μπορεί να βοηθήσει στην ανίχνευση εγκεφαλικών όγκων;

Τεχνητή νοημοσύνη: Οι ακτινολόγοι βρίσκονται μπροστά σε μια σημαντική επανάσταση στον τομέα της ιατρικής απεικόνισης, καθώς η τεχνητή νοημοσύνη αναμένεται να παίξει καθοριστικό ρόλο στην ανίχνευση εγκεφαλικών όγκων.

Νευρωνική διεπαφή: Πρόσβαση στον εγκέφαλο χωρίς επεμβατική χειρουργική

Νευρωνική διεπαφή: Οι τελευταίες εξελίξεις στην ιατρική τεχνολογία οδήγησαν στην ανάπτυξη μιας νέας ελάχιστα επεμβατικής νευρωνικής διεπαφής που υπόσχεται να αλλάξει δραστικά τον τρόπο αλληλεπίδρασης με τον εγκέφαλο.

Η τεχνική που επαναπροσδιορίζει τη µεταµόσχευση οργάνων 

Ένα από τα πιο υποσχόμενα πεδία έρευνας είναι η βιολογία των βλαστοκυττάρων. Τα βλαστοκύτταρα έχουν την ικανότητα να διαφοροποιούνται σε πολλούς τύπους κυττάρων και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναγέννηση κατεστραμμένων οργάνων ή ιστών.

Νέο σύστημα φακών για ενδοσκόπια επιτρέπει στους γιατρούς να δουν μέσα στο σώμα όπως ποτέ άλλοτε

Ενδοσκόπιο: Έχει σχεδιαστεί ένα νέο είδος συστήματος φακών για την άκρη ενός ενδοσκοπίου, το οποίο θα μπορούσε να επιτρέψει στους γιατρούς να βλέπουν και να θεραπεύουν περιοχές βαθιά μέσα στο σώμα.

Ρομποτική χειρουργική: Ο νέος τρόπος αντιμετώπισης της πρόπτωσης μήτρας

Ρομποτική χειρουργική: Η πρόπτωση της μήτρας, όπου η μήτρα υποχωρεί από τη φυσική της θέση και κατέρχεται στον κόλπο, είναι μια συχνή κατάσταση που επηρεάζει πολλές γυναίκες, ειδικά εκείνες που έχουν υποβληθεί σε τοκετούς.

Τεχνητή νοημοσύνη: Ο νέος σύμμαχος στην ανίχνευση καρκινικών όγκων εγκεφάλου

Τεχνητή νοημοσύνη: Ένα επαναστατικό μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης έχει αναπτυχθεί για τον εντοπισμό καρκινικών όγκων στον εγκέφαλο με απίστευτη ταχύτητα και ακρίβεια.

Close Icon