Εγκεφαλικά εμφυτεύματα δίνουν ξανά φωνή σε ασθενείς με παράλυση ομιλίας

Το 2003, η ζωή ενός εργάτη σε μία φάρμα στις Ηνωμένες Πολιτείες άλλαξε για πάντα. Τότε, ως αποτέλεσμα ενός σοβαρού τροχαίου, οι γιατροί έκριναν ότι έπρεπε άμεσα να υποβληθεί σε μία χειρουργική επέμβαση στην κοιλιακή χώρα.

Αν και η επέμβαση έσωσε τη ζωή του, την επόμενη ημέρα ένας θρόμβος στο αίμα που προκλήθηκε από την διαδικασία διέκοψε τη μεταφορά οξυγόνου στον εγκέφαλο του με αποτέλεσμα να μείνει παράλυτος και ανίκανος να αρθρώσει λέξη.

16 χρόνια μετά, τον Φεβρουάριο του 2019, ο ίδιος ασθενής υποβλήθηκε σε μία νέα

χειρουργική επέμβαση, που θα άλλαζε για ακόμη μία φορά τη ζωή του. Στο πλαίσιο μίας τολμηρής κλινικής δοκιμής, χειρουργοί στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Φρανσίσκο, άνοιξαν το κρανίο του για να προσαρμόσουν μία λεπτή μεμβράνη με 128 ηλεκτρόδια στην επιφάνεια του εγκεφάλου του, η οποία θα λειτουργούσε ως διεπαφή (interface). Το σύστημα, ένα BCI (Brain-Computer Interface) που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο του νευροχειρουργού από την ιατρική σχολή του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο (UCSF), Edward Chang, μπορούσε να «συλλαμβάνει» τις ηλεκτρικές εκκενώσεις που εξαπολύονται από τους νευρώνες στον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου του ασθενούς καθώς προσπαθούσε να μιλήσει, για να μεταδώσει στη συνέχεια αυτά τα σήματα σε έναν υπολογιστή που μέσω αλγόριθμων πρόβλεψης γλώσσας μπορούσε να τα αποκωδικοποιήσει σε λέξεις ή και σε προτάσεις. Αν το εγχείρημα λειτουργούσε, τότε σχεδόν μετά από 16 χρόνια, ο άτυχος ασθενής θα μπορούσε να επικοινωνήσει ξανά με τη φωνή του. 

Και έτσι έγινε. Σε μια μελέτη ορόσημο που δημοσιεύθηκε πέρυσι, ο Edward Chang και οι συνεργάτες του ανέφεραν ότι χάρη στην νευροπροσθετική, ο ασθενής μπορούσε να πλέον πληκτρολογήσει λέξεις σε μια οθόνη την ώρα που επιχειρούσε να τις πει. Ο αλγόριθμος, είχε τη δυνατότητα να συνθέσει σωστά τις προτάσεις από ένα λεξιλόγιο περίπου 50 λέξεων στο 75% των περιπτώσεων.

Η ομάδα ωστόσο του νευροχειρουργού Edward Chang δεν είχε πει την τελευταία της λέξη και σε μία νέα έκθεση που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications, έκανε γνωστό ότι σημειώθηκε αξιοσημείωτη πρόοδος, καθώς το τροποποιημένο σύστημα μπορούσε να αναγνωρίζει μεμονωμένα γράμματα του φωνητικού αλφαβήτου του ΝΑΤΟ -Alpha, Bravo, Charlie κ.λπ.- με αποτέλεσμα να έχει την ικανότητα πλέον να αποκωδικοποιεί περισσότερες από 1.100 λέξεις από την ηλεκτρική δραστηριότητα στον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου του ασθενούς καθώς επιχειρούσε να πει τα γράμματα σιωπηλά. Ανάμεσα στις λέξεις που μπορούσε πλέον να πει ο ασθενής ήταν οι «ευχαριστώ» ή «συμφωνώ» ενώ μία μέρα το περασμένο καλοκαίρι είπε στους ερευνητές να «μείνουν όλοι ασφαλείς από τον ιό» καθώς του επέτρεψαν να επικοινωνεί περισσότερο ελεύθερα εκτός των περιορισμών των συνεδριών.

«Ήταν ωραίο να τον βλέπω να εκφράζεται με πολύ μεγαλύτερη ευελιξία από αυτό που βλέπαμε μέχρι πρόσφατα» είπε ο David Moses, ο μεταδιδακτορικός μηχανικός που ανέπτυξε το λογισμικό αποκωδικοποίησης με τους μεταπτυχιακούς φοιτητές Sean Metzger και Jessie R. Liu. Οι τρεις είναι οι κύριοι συγγραφείς της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications.

Η τελευταία μελέτη της ομάδας από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο δείχνει ότι το σύστημα τους μπορεί να κλιμακωθεί όσον αφορά τη χρήση των λεξιλογίων. Μετά από διάφορα πειράματα και προσομοιώσεις -από τις καταγραφές της εγκεφαλικής δραστηριότητας του ασθενούς που αναφέραμε παραπάνω, το σύστημα θα πρέπει να μπορεί να μεταφράσει έως και 9.000 λέξεις. «Η ακρίβειά μας απέχει ακόμη από το 100% και υπάρχουν και άλλοι περιορισμοί» είπε ο David Moses, ωστόσο υπάρχουν ακόμα πολλά περιθώρια βελτίωσης με τις υπάρχουσες τεχνολογίες και μην ξεχνάμε ότι γενικότερα η τεχνολογία σημειώνει αλματώδη πρόοδο.

Το συγκεκριμένο σύστημα, όπως και τα υπόλοιπα, άλλων ερευνητικών πρότζεκτ, απέχουν πολύ ακόμη από το να είναι σε θέση να παράγουν φυσική ομιλία σε πραγματικό χρόνο από συνεχείς σκέψεις. Αλλά αυτή η πραγματικότητα από ότι φαίνεται δεν είναι πολύ μακριά. «Είναι πιθανό να βρίσκεται εντός των δυνατοτήτων μας πλέον» δήλωσε η Anna-Lise Giraud, διευθύντρια του Ινστιτούτου Ακοής στο Ινστιτούτο Παστέρ στο Παρίσι, η οποία είναι μέλος μιας ευρωπαϊκής κοινοπραξίας για την αποκωδικοποίηση της ομιλίας από την εγκεφαλική δραστηριότητα. «Με κάθε νέα δοκιμή μαθαίνουμε όλο και περισσότερα για την τεχνολογία αλλά και για τη λειτουργία του εγκεφάλου και την πλαστικότητά του».

 

Διαβάστε ολόκληρο το άρθρο