新しい研究では、脳インプラントにより、麻痺した人々が以前よりも速く、より正確に画面を通して「話す」ことができることが示されています。

CNN
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ジミー・ヘンダーソン博士は、子供時代を通じて、父親に話しかけてもらいたいという願いをただ 1 つ抱いていました。 現在、スタンフォード医科大学の神経科学者兼神経外科医であるヘンダーソン氏と彼の同僚は、他の麻痺や言語障害のある人々にも同様の欲求を叶えることができる可能性のある脳インプラントを開発中である。

水曜日にネイチャー誌に掲載された2件の研究は、神経人工装具と呼ばれる脳インプラントが、人間が普通に話そうとするときの神経活動をどのように記録し、その脳活動をコンピューター画面上や音声音声、あるいはさらには言葉として解読できることを示している。アニメーションアバターを使用したコミュニケーション。

「私が5歳のとき、父はひどい交通事故に遭い、動くことも話すこともほとんどできない状態になりました。父が言おうとしたジョークを見て笑ったのを覚えていますが、父の言語能力は非常に弱かったので、私たちが話すことはできませんでした」ジョークが理解できません。」研究してください。

「私は彼を知り、彼とコミュニケーションをとることを望んで育ちました。」と彼は言いました。 「そして、この初期の経験が、脳がどのように動きや音声を生成するのかを理解するという私の個人的な興味を引き起こしたのだと思います。」

スタンフォード大学およびその他の米国の機関のヘンダーソン氏らは、68歳のパット・ベネットさんに埋め込まれた脳センサーの使用を調査した。 彼女は2012年に筋萎縮性側索硬化症と診断され、それがスピーチに影響を及ぼした。

研究者らは研究の中で、ベネットさんはある程度の限られた顔の動きや音の発声は可能だが、脳と脊髄の神経細胞に影響を与える稀な神経疾患である筋萎縮性側索硬化症のせいで、理解できる音声を発することができなかったと書いている。

2022年3月、ヘンダーソン氏はベネット氏の脳の2つの領域に一連の電極を埋め込む手術を行った。 インプラントは、ベネットさんが顔の動きをしたり、音を立てたり、一言話そうとしたときの神経活動を記録しました。

アレイは頭蓋骨から出てコンピューターに接続されたワイヤーに取り付けられました。 ソフトウェアは神経活動を解読し、その活動を単語に変換し、リアルタイムでコンピュータ画面に表示しました。 ベネットが話し終わると、ボタンを押して解読を終了しました。

研究者らは、ベネットが明瞭な表現と、明瞭な表現のない「口」の言葉だけで話すことを試みた状態で、この脳とコンピューターのインターフェイスを評価しました。

研究者らは、語彙数が 50 語の場合、ベネットが話した日の解読エラー率は 9.1%、沈黙した日では 11.2% であることを発見しました。 125,000語の語彙を使用した場合、単語の誤り率はすべての明瞭な日で23.8%、無音の日では24.7%でした。

「私たちの研究では、125,000の考えられる単語の大きなプールを使用した場合、23%の単語誤り率で音声試行を解読できることが示されました。研究著者であり、ハワード・ヒューズ医学研究所付属神経補綴研究所の科学者であるフランク・ウィレット氏は、次のように述べています。」記者会見。「これは、4 単語のうち約 3 単語が正しく解読されたことを意味します。」

「これらの新しい研究により、麻痺した人が流暢な会話を取り戻し、言いたいことを自由に、そして確実に理解できるほど高い精度で言えるようになる未来を想像することが可能になった」と同氏は述べた。

研究者らは、解読は高速で行われたと述べている。 ベネットは平均 1 分あたり 62 ワードの速度で話しました。これは、手書きモデルの場合は 1 分あたり約 18 ワードだった以前のブレイン コンピュータ インターフェイスの 3 倍以上の速度でした。

「これらの初期結果はコンセプトを検証しており、最終的にはテクノロジーが追いついて、簡単に話すことができない人々にとってもコンセプトをより利用しやすくするだろう」とベネット氏は記事で書いている。 プレスリリース。 「話をしない人にとって、それは彼らがより大きな世界とのつながりを保ち、おそらく仕事を続け、友人や家族の関係を維持できることを意味します。」

しかし、現時点では、研究結果は、大量の語彙を使用して音声の動きを解読することは可能であるが、臨床使用を検討する前に、より多くの人でテストする必要があるという「概念の証明」であると研究者らは書いている。

「これらは非常に初期の研究です」とウィレット氏は語った。 「そして、私たちは他人からのデータを集めた大規模なデータベースを持っていません。」

水曜日に発表されたもう1つの研究には、2005年に30歳だったときに脳卒中を患い、麻痺のためはっきりと話すことができなくなったアン・ジョンソンさんも含まれていた。 2022年9月、サンフランシスコのUCSFメディカルセンターで彼女の脳に電極装置が埋め込まれたが、手術による合併症はなかった。

インプラントは神経活動を記録し、それが画面上のテキストにデコードされました。 研究者らは研究の中で、1分あたり平均78ワード、平均単語誤り率25パーセントという「大きな語彙の正確かつ迅速な解読」を発見したと書いている。

これとは別に、ジョンソンさんが静かに話そうとすると、彼女の神経活動が音声に合成されました。 研究者らはまた、患者の顔の動きの試みに基づいて、合成音声を伴う顔のアバターのアニメーションを開発した。

「重度の麻痺により話す能力を失った人々にとって、より速く、より正確で、より自然なコミュニケーションは最も望ましいニーズの一つである」とカリフォルニア大学サンフランシスコ校および米国のその他の機関の研究者らは述べた。アメリカ。 彼らの研究に書かれているように、王国。 「私たちは、調音皮質の活動をリアルタイムで複数の出力モダリティにデコードする音声神経補綴システムによって、これらすべてのニーズを満たすことができることをここで実証しました。」

カリフォルニア大学サンフランシスコ校の神経外科医で研究著者のエドワード・チャン博士は、ニュースの中で、2つの新しい脳インプラント研究は、その発見と麻痺した患者との接続を回復するという「長期目標」において「重複している」と述べた。人々。 説明書。

「両方の研究の結果（それぞれ1分あたり60から70ワード）は、全体として私たちの分野における真のマイルストーンであり、2人の異なる患者、2つの異なるセンター、2つの異なるアプローチから得られたものであるため、私たちはそれらの結果に非常に興奮しています」 「最も重要なメッセージは、今後数年間でこれが改善され続け、解決策が提供されるという期待があるということです。」とチャン氏は述べた。

両方の新しい論文で説明されているデバイスは概念実証として研究されており、現在は市販されていませんが、将来の科学、そしておそらくは将来の商用デバイスへの道を開く可能性があります。

「実際、私はブレイン・コンピューター・インターフェースのビジネスにとても興奮しています」とヘンダーソン氏は語った。 「子供の頃、父とつながりたいと思っていたところから、この作品を実際に見るまでに一周しました。言葉では言い表せないほどです。」