211service.com
Forvandling af tanker til ord
Hjerne-computer-grænseflader kunne en dag give en livline til fastlåste patienter, som ikke er i stand til at tale eller bevæge sig, men er opmærksomme og vågne. Mange af disse patienter kan kommunikere ved at blinke med øjnene, men at omdanne blink til ord er tidskrævende og udmattende.
Brian interface: Mikroelektroderne vist her blev brugt til at optage hjernesignaler for at afkode ti ord fra en patients tanker.
Forskere i Utah har nu demonstreret en måde at bestemme, hvilke af 10 forskellige ord en person tænker ved at registrere den elektriske aktivitet fra hjernens overflade.
Den nye teknik involverer træning af algoritmer til at genkende specifikke hjernesignaler opfanget af en række ikke-penetrerende elektroder placeret over hjernens sprogcentre, siger Spencer Kellis , en af bioingeniørerne, der udførte arbejdet på University of Utah , i Salt Lake City. Den anvendte tilgang er kendt som elektrokortikografi (ECoG). Gruppen var i stand til at identificere ordene ja, nej, varm, kold, tørstig, sulten, hej, farvel, mere og mindre med en nøjagtighed på 48 procent.
Nøjagtigheden skal absolut forbedres, siger Kellis. Men vi har vist, at informationen er der.
Individuelle ord er tidligere blevet afkodet fra hjernesignaler ved hjælp af funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI), siger Erik Leuthardt , direktør for Center for Innovation i Neurovidenskab og Teknologi ved Washington University School of Medicine i St. Louis, Missouri. Det er første gang, at bedriften er blevet udført ved hjælp af ECoG, en langt mere praktisk og bærbar tilgang end fMRI, siger han.
Samarbejde med kollegaer Bradley Greger og Pauls hus , placerede Kellis 16 elektroder på overfladen af hjernen på en patient, der blev behandlet for epilepsi. Elektroderne optog signaler fra ansigtets motoriske cortex - et område af hjernen, der kontrollerer ansigtsmusklerne under tale - og over Wernickes område, en del af hjernebarken, der er forbundet med sprog. For at træne algoritmen blev signaler analyseret, da patienten blev bedt om gentagne gange at udtale de 10 ord.
ECoG har længe været brugt til at lokalisere kilden til epileptiske anfald i hjernen. Men de anvendte elektroder er typisk flere hundrede mikrometer store og er placeret centimeter fra hinanden, siger Kellis. Hjernen udfører behandling i en meget finere rumlig skala, end det virkelig kan påvises af disse standard kliniske elektroder, siger han. Utah-holdet brugte en ny type mikroelektrode-array udviklet af PMT neurokirurgisk . Elektroderne er meget mindre - 40 mikron i størrelse - og er adskilt med et par millimeter.
Det er muligt at bruge mindre invasive teknikker, såsom elektroencefalografi (EEG), som placerer elektroder på hovedbunden, for at muliggøre hjerne-til-computer-kommunikation. Adrian Owen , en seniorforsker i Cognition and Brain Sciences Unit ved University of Cambridge, UK, har vist, at EEG-signaler kan bruges til at give folk i en vedvarende vegetativ tilstand mulighed for at kommunikere ja og nej.
Men med EEG bliver mange af signalerne filtreret fra af kraniet, siger Leuthardt. Det, der virkelig er rart ved ECoG, er dets potentiale til at give os meget mere information, siger han.
At afkode 10 ord er meget fedt, siger Owen, men nøjagtigheden skal forbedres dramatisk, givet de patienter, teknologien er rettet mod. Jeg tror ikke, at engang 60 procent eller 70 procents nøjagtighed vil fungere for patienter, der ikke kan kommunikere på nogen anden måde, og hvor der ikke er anden margin til verifikation, siger han.
I sidste ende er håbet, at ECoG vil muliggøre meget mere sofistikeret kommunikation. Sidste år viste Leuthardt, at ECoG kunne bruges til at afkode vokal- og konsonantlyde – en tilgang, der i sidste ende kunne bruges til at rekonstruere et meget større antal komplette ord.