Odzyskał głos dzięki przełomowemu urządzeniu. Pierwsze słowa doprowadziły wszystkich do łez

Naukowcy wszczepili do mózgu pacjenta interfejs, który tłumaczy sygnały z mózgu na mowę. To niezwykłe rozwiązanie pozwoliło przywrócić głos mężczyźnie, który wskutek stwardnienia zanikowego bocznego wcześniej nie mógł mówić. Na czym polega to niezwykłe urządzenie?

Odzyskał mowę dzięki interfejsowi mózg - komputer 

Kilka minut – tyle czasu potrzebował mężczyzna, który wcześniej nie mógł mówić, żeby zacząć się komunikować z otoczeniem. Wszystko za sprawą nowego interfejsu mózg-komputer, który przekazuje sygnały mózgowe i wyświetla treści na ekranie komputera, a następnie przekształca je w mowę.

Według naukowców jest to urządzenie dokładne w 97 proc. Wszczepione do mózgu pacjenta czujniki interfejsu BCI to spektakularne osiągnięcie. Autorzy urządzenia z UC Davis Health są niezwykle zadowoleni z rezultatów. Wyniki badań opublikowano na łamach „New England Journal of Medicine”.

Pacjent stracił głos wskutek stwardnienia zanikowego bocznego

Pacjent, 45-letni Casey Harrell, wziął udział w badaniu klinicznym nazwanym BrainGate. Wskutek stwardnienia zanikowego bocznego jego mowa była bardzo trudna do zrozumienia (tzw. dysartria).

ALS (SLA), stwardnienie zanikowe boczne, znane również jako choroba Lou Gehriga, wpływa na komórki nerwowe kontrolujące ruch w całym ciele. Choroba prowadzi do stopniowej utraty władzy nad kończynami i może spowodować utratę lub znaczne upośledzenie zdolności mowy.

Dzięki rozwojowi technologicznemu osoby, które utraciły zdolność mowy, mogą ją odzyskać. Opracowane urządzenie potrafi interpretować sygnały mózgowe, gdy użytkownik próbuje mówić, a następnie zamienia je na tekst, który komputer „wypowiada” na głos.

- Nasza technologia BCI pomogła mężczyźnie z paraliżem komunikować się z przyjaciółmi, rodziną i opiekunami — powiedział zadowolony neurochirurg z UC Davis, David Brandman. — Nasza praca przedstawia najdokładniejszą neuroprotezę mowy, jaką kiedykolwiek zarejestrowano.

Brandman jest współgłównym badaczem i współautorem tej pracy. Jest adiunktem w Katedrze Neurochirurgii UC Davis i współdyrektorem Laboratorium Neuroprotez w UC Davis. 

Matryce wszczepione w mózg odczytują, co pacjent chce powiedzieć 

W lipcu 2023 roku neurochirurg Brandman wszczepił eksperymentalne urządzenie BCI. Umieścił cztery matryce mikroelektrod w obszarze mózgu odpowiedzialnym za koordynowanie mowy. Matryce te zostały zaprojektowane do rejestrowania aktywności mózgu z 256 elektrod korowych.

- Tak naprawdę wykrywamy ich próbę poruszenia mięśni i mówienia — wyjaśnił neurobiolog Sergey Stavisky, adiunkt w Katedrze Neurochirurgii i współdyrektor Laboratorium Neuroprotez UC Davis, współautor badania. — Rejestrujemy aktywność z części mózgu, która próbuje wysłać te polecenia do mięśni. Zasadniczo słuchamy tych wzorców aktywności mózgowej i tłumaczymy je na fonem — jak sylabę lub jednostkę mowy — a następnie na słowa, które próbuje wypowiedzieć.

Wcześniejsze prace nad urządzeniem nie były zadowalające, z uwagi m.in. na jego wolne działanie czy problemy w rozpoznawaniu słów, co utrudniało komunikację.

- Naszym celem było opracowanie systemu, który pozwoliłby komuś być zrozumianym, kiedy tylko chce mówić — podkreślił dr Brandman. Casey Harrell już w pierwszej sesji treningowej dotyczącej systemu mowy osiągnął wynik na poziomie 99,6 proc. dokładności. W pierwszym teście użyto 50 słów, a w kolejnym już 125 000 słów, z dokładnością średnio na poziomie około 97 proc.

Neurosymulator nerwów krzyżowych w leczeniu nietrzymania stolca

Zobacz galerię 3 zdjęcia

- Kiedy pierwszy raz wypróbowaliśmy system, Casey zapłakał z radości, gdy słowa, które próbował wypowiedzieć, poprawnie pojawiły się na ekranie. Wszyscy byliśmy wzruszeni — przyznał współautor badania, Sergey Stavisky, który, nie ukrywając emocji, dodał, że ze szczęścia płakał i Casey, i jego bliscy, i autorzy badania. Wszyscy potrzebowali chwili przerwy, bo tym razem to wzruszenie odebrało im mowę. 

- Ta technologia jest przełomowa, ponieważ daje nadzieję ludziom, którzy chcą mówić, ale nie mogą. Mam nadzieję, że technologia taka jak ten system BCI do mowy pomoże przyszłym pacjentom porozumiewać się z rodziną i przyjaciółmi — powiedział Brandman.

- Brak możliwości komunikacji jest tak frustrujący i przygnębiający. Czujesz się, jakbyś był uwięziony — powiedział Casey Harrell. — Technologia tego rodzaju pomoże ludziom wrócić do życia i społeczeństwa.

Co ciekawe, Casey Harrell mówi własnym głosem, który miał, zanim choroba odebrała mu zdolność mówienia. Jak to możliwe? Chociaż słowa, które chce wypowiedzieć, pokazują się na monitorze, to dodatkowo mogą być odczytane przez komputer. Otworzono, na podstawie dostępnych nagrań, brzmienie głosu Casey'a Harrella. To właśnie brzmienie jest wykorzystywane przez urządzenie, którym się posługuje, aby się komunikować.

Naukowcy zapewniają, że to urządzenie odczytuje tylko te myśli, które ktoś chciałby wypowiedzieć na głos. Nie jest to więc "czytanie w myślach" ani upublicznianie czyjegoś wewnętrznego monologu, a jedynie umożliwienie rozmowy, jaką pacjent chciałby prowadzić. 

Katarzyna Głuszak