Wielkie osiągnięcie neurochirurgii - sparaliżowany pacjent może "mówić"

Historia dotyczy 36-letniego mężczyzny, który doznał udaru w wieku 20 lat. To zdarzenie wywołało u niego anartrię - niezdolność do inteligentnego mówienia, mimo iż jego funkcje poznawcze były nienaruszone.

- Jest to ważny technologiczny kamień milowy dla osoby, która nie może komunikować się w sposób naturalny. Pokazuje to potencjał tego podejścia, aby dać głos ludziom z ciężkim paraliżem i utratą mowy - powiedział David Moses, inżynier na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco (UCSF) i jeden z głównych autorów badania.

Każdego roku tysiące ludzi traci zdolność mówienia z powodu udarów, wypadków lub chorób. Dotychczasowe badania w tej dziedzinie koncentrowały się na odczytywaniu fal mózgowych za pomocą elektrod w celu stworzenia protez ruchowych, które umożliwiają użytkownikom wokalizację. Nowe podejście miało na celu umożliwienie szybszej i bardziej organicznej komunikacji.

Naukowcy z UCSF już wcześniej umieszczali matryce elektrod na pacjentach z normalną mową, którzy przeszli operację mózgu. Robiono to, by zdekodować sygnały, które sterują szlakiem głosowym w celu wyrażenia samogłosek i spółgłosek - udało się przeanalizować wzorce, aby przewidzieć konkretne słowa. Jednak technika ta nie została jeszcze wypróbowana na sparaliżowanym pacjencie, aby udowodnić, że może przynieść korzyści kliniczne.

Zespół postanowił rozpocząć nowe badanie pod nazwą Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice, a pierwszy uczestnik poprosił, aby nadano mu nazwę BRAVO1. 

Od czasu doznania wyniszczającego udaru pnia mózgu, BRAVO1 miał bardzo ograniczone ruchy głowy, szyi i kończyn, a porozumiewał się za pomocą wskaźnika przymocowanego do czapki bejsbolowej, za pomocą którego wystukiwał litery na ekranie.

Naukowcy pracowali z BRAVO1 nad stworzeniem 50-wyrazowego słownika zawierającego słowa niezbędne w jego codziennym życiu, takie jak "woda", "rodzina" i "dobry", a następnie chirurgicznie wszczepili elektrodę do mózgu, tuż nad korą ruchową.

Przez następne kilka miesięcy zespół rejestrował aktywność neuronalną pacjenta, gdy próbował wypowiedzieć 50 słów, a następnie wykorzystał sztuczną inteligencję do wyodrębnienia subtelnych wzorców do powiązania ich ze słowami. Aby sprawdzić, czy to zadziałało, pacjentowi prezentowano zdania zbudowane z zestawu słownictwa, a wyniki rejestrowano na ekranie.

Następnie naukowcy zadawali mu pytania w rodzaju "Jak się dzisiaj czujesz?" i "Czy chciałbyś się napić wody?", na które był w stanie odpowiedzieć "Bardzo dobrze" i "Nie, nie chce mi się pić".

System dekodował do 18 słów na minutę z medianą dokładności na poziomie 75 proc. Do jego sukcesu przyczyniła się funkcja "auto-correct", podobna do tej używanej w telefonach.

- Według naszej wiedzy, jest to pierwsza udana demonstracja bezpośredniego dekodowania pełnych słów z aktywności mózgu osoby, która jest sparaliżowana i nie może mówić - powiedział współautor BRAVO1, neurochirurg Edward Chang.