Mokslininkai supranta paralyžiuoto paciento žodžius per smegenų signalus
Mokslininkai naudojo naują nepratekantį mikroelektrodą, kuris sėdi ant smegenų, į jį neįbedęs. Šie elektrodai yra žinomi kaip „mikroECoG“, nes tai yra mažesnė didelių elektrokortografijoje naudojamų elektrodų adaptacija arba „ECoG“, kurie buvo sukurti prieš kelis dešimtmečius.
"Mes sugebėjome iššifruoti sakomus žodžius, naudodamiesi tik smegenų signalais, naudodamiesi prietaisu, kuris žada ilgalaikį vartojimą paralyžiuotiems pacientams, kurie dabar negali kalbėti", - sakė bioinžinerijos profesoriaus docentas Bradley Gregeris.
Savanoris, kuriam jau buvo atlikta kraniotomija - laikinas dalinis kaukolės pašalinimas, siekiant padėti jo sunkiems epilepsijos priepuoliams, savanoriškai dalyvavo tyrime. Mokslininkai uždėjo mikroelektrodų tinklelius ant jo smegenų kalbos centrų - ant veido motorinės žievės, kuri kontroliuoja kalbant dalyvaujančių raumenų judesius, taip pat Wernicke srityje, kuri yra susijusi su kalbos supratimu ir supratimu.
Kadangi mikroelektrodai iš tikrųjų nepraduria smegenų materijos, laikoma, kad juos saugu dėti į smegenų kalbos sritis. Nustačius šiuos mikroelektrodus, mokslininkams pavyko aptikti ir užregistruoti elektrinius smegenų signalus, kuriuos generavo keli tūkstančiai neuronų ar nervų ląstelių.
Po to, kai savanoris pakartotinai perskaitė kiekvieną iš 10 žodžių, kurie gali būti naudingi paralyžiuotam žmogui - taip, ne, karšta, šalta, alkana, ištroškusi, labas, atsisveikinimas, vis daugiau - mokslininkai bandė išsiaiškinti, kurie smegenų signalai atspindi kiekvieną iš jų. 10 žodžių analizuojant skirtingų nervų signalo įeinančių dažnių stiprumo pokyčius.
Palyginus bet kokius du smegenų signalus, pavyzdžiui, tuos, kurie atsirado, kai vyras pasakė žodžius „taip“ ir „ne“, mokslininkai sugebėjo atskirti kiekvieną žodį nuo 76 iki 90 procentų laiko.
Kai mokslininkai kiekviename 16 elektrodų tinkle naudojo tik penkis mikroelektrodus, kurie buvo tiksliausi dekoduojant smegenų signalus iš veido motorinės žievės, jų tikslumas atskiriant žodžius padidėjo beveik 90 proc.
Kai mokslininkai apžvelgė visus 10 smegenų signalo modelių vienu metu, jie sugebėjo teisingai pažymėti kiekvieną žodį tik nuo 28 iki 48 procentų laiko. Tai buvo geriau nei atsitiktinumas (10 proc.), Tačiau dar nebuvo laikoma pakankamai stipriu.
"Tai nereiškia, kad problema yra visiškai išspręsta, ir mes visi galime grįžti namo", - sako Gregeris. "Tai reiškia, kad jis veikia, ir dabar mes turime jį patobulinti, kad žmonės, turintys" užrakinto "sindromą, tikrai galėtų bendrauti".
„Akivaizdus kitas žingsnis - ir tai mes darome dabar - tai padaryti su didesniais mikroelektrodų tinkleliais. Mes galime padaryti tinklelį didesnį, turėti daugiau elektrodų ir gauti iš smegenų didžiulį kiekį duomenų, o tai tikriausiai reiškia daugiau žodžių ir geresnį tikslumą “, - sako Gregeris.
„Tai yra koncepcijos įrodymas. Mes įrodėme, kad šie signalai gali pasakyti, ką žmogus sako gerokai virš tikimybės. Bet mes turime mokėti tiksliai pasakyti daugiau žodžių, kol tai pacientui tikrai gali būti naudinga “, - priduria jis.
Kadangi metodą reikia daug labiau patobulinti ir jis apima elektrodų įdėjimą į smegenis, Gregeris tikisi, kad praeis keli metai, kol bus atlikti paralyžiuotų žmonių, negalinčių kalbėti, klinikiniai tyrimai.
Tačiau yra vilties, kad nuolatiniai tyrimai šioje srityje galiausiai sukurs belaidį įrenginį, kuris gali paversti žmogaus mintis kompiuteriu sakomais žodžiais, sako Gregeris. Šiuo metu vienintelis būdas „užrakinti“ gali bendrauti judėdami, pavyzdžiui, mirktelėdami akį ar šiek tiek judindami ranką arba kruopščiai rinkdamiesi raides ar žodžius iš sąrašo.
Jutos universiteto kolegos, atlikę tyrimą su Gregeriu, buvo elektrotechnikos inžinieriai Spenceris Kellisas, doktorantas, ir Richardas Brownas, Inžinerijos kolegijos dekanas; ir Paulo House, neurochirurgijos docento. Kitas bendraautorius buvo Kai Milleris, neuromokslininkas Vašingtono universitete Sietle.
Tyrimą finansavo Nacionaliniai sveikatos institutai, Pažangiųjų gynybos tyrimų projektų agentūra, Jutos universiteto tyrimų fondas ir Nacionalinis mokslo fondas.
TheNeuronų inžinerijos žurnalasRugsėjo mėn. Numeryje bus paskelbtas Gregerio tyrimas, parodantis smegenų signalų pavertimo kompiuteriu sakomais žodžiais galimybes.
Šaltinis: Jutos universitetas
