Nöroprotez, ALS hastasının gerçek zamanlı olarak 'konuşmasını' ve 'şarkı söylemesini' sağlıyor.

Amyotrofik lateral sklerozun (ALS) yıkıcı sonuçlarından biri, bu hastalığa yakalananların iletişim kuramamasıdır. Bazı hastalar hastalığı, kendi vücutlarının içinde kilitli kalmış ve iletişim kuramamış olarak tanımlamıştır.

Hastalığı tersine çevirebilecek veya hafifletebilecek bir tedavi olmasa da, neyse ki teknoloji bu insanların hapsedilmesini teknoloji aracılığıyla hafifletmeye çalışıyor. Bu öncü teknoloji, ALS hastası bir kişinin gerçek zamanlı konuşmasını sağladı.

Şimdiye kadar kullanılan sistemler kısa mesajlaşmaya benziyordu. Nature dergisinde sunulan yeni sistem daha doğal konuşmalara olanak sağlıyor.

Bu sadece bir vaka olsa da (katılımcı UC Davis Health'te BrainGate2 klinik denemesine kayıtlıdır) bir bilgisayar aracılığıyla iletişim kurma yeteneği, deneysel bir beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) sayesinde mümkün olmuştur. Yeni teknoloji, bir kişi konuşmaya çalıştığında beyin aktivitesini anında konuşmaya çevirebilir ve etkili bir şekilde dijital bir ses yolu oluşturabilir.

Sistem, hastanın bilgisayar aracılığıyla ailesiyle gerçek zamanlı olarak "konuşmasına", tonlamasını değiştirmesine ve basit melodiler "söylemesine" olanak sağlıyordu.

Makalenin baş yazarı Sergey Stavisky, bunu gerçek zamanlı bir sesli aramaya benzetiyor. Bu şekilde, nöroprotez kullanıcıları bir sohbete daha aktif bir şekilde katılabilecekler. Örneğin, araya girebilecekler ve başkalarının onları yanlışlıkla kesme olasılığı daha düşük olacak, diyor Stavisky.

Beyin sinyallerinin kodunun çözülmesi yeni teknolojilerin merkezinde yer alıyor

Araştırma amaçlı beyin-bilgisayar arayüzü (BCI), konuşma üretiminden sorumlu beyin bölgesine cerrahi olarak yerleştirilen dört mikroelektrot dizisinden oluşuyor.

Cihazlar beyindeki nöronların aktivitesini kaydedip, sinyalleri yorumlayarak sesi yeniden oluşturan bilgisayarlara gönderiyor.

Çalışmanın ilk yazarı Maitreyee Wairagkar, "Konuşmayı gerçek zamanlı olarak sentezlemenin önündeki en büyük engel, konuşma kaybı olan kişinin tam olarak ne zaman ve nasıl konuşmaya çalıştığını bilmemekti" diyor. "Algoritmalarımız, her an istenen seslere sinirsel aktiviteyi eşliyor. Bu, konuşmanın nüanslarını sentezlememizi ve katılımcıya BCI sesinin ritmi üzerinde kontrol sağlamamızı sağlıyor."

Beyin-bilgisayar arayüzü, çalışma katılımcısının sinir sinyallerini, bir konuşmacı aracılığıyla çok hızlı bir şekilde yeniden üretilen duyulabilir konuşmaya dönüştürebildi: saniyenin kırkta biri. Bu kısa gecikme, bir kişinin konuşurken ve kendi sesini duyarken yaşadığı gecikmeye benzer.

Teknoloji ayrıca katılımcının yeni kelimeler (sistemin henüz bilmediği kelimeler) söylemesine ve ünlemler kullanmasına olanak sağladı. Bir soru sormak veya bir cümledeki belirli kelimeleri vurgulamak için bilgisayar tarafından oluşturulan sesinin tonlamasını ayarlayabildi.

Katılımcı ayrıca basit ve kısa melodiler söyleyerek ses perdesini değiştirmeye yönelik adımlar attı.

Beyin aktivitesinin anında sentezlenmiş konuşmaya dönüştürülmesi süreci, gelişmiş yapay zeka algoritmaları sayesinde kolaylaştırılıyor.

Yazarlar, yeni sistemin algoritmalarının katılımcıdan bilgisayar ekranında görüntülenen cümleleri telaffuz etmeye çalışması istenirken toplanan verilerle eğitildiğini açıklıyor . Bu, araştırmacılara katılımcının ne söylemeye çalıştığı hakkında bilgi sağladı.

Katılımcının implantını gerçekleştiren beyin cerrahı David Brandman, "Sesimiz bizi insan olarak tanımlayan şeyin bir parçasıdır. Konuşma yeteneğini kaybetmek nörolojik rahatsızlıklarla yaşayan insanlar için yıkıcıdır" diyor.

Bu araştırmanın sonuçları konuşmak isteyen ancak konuşamayanlara umut veriyor. Ancak araştırmacılar, bulguların umut verici olmasına rağmen beyinden konuşmaya nöroprotezlerin hala erken aşamalarda olduğunu belirtiyorlar.