Технология искусственного интеллекта возвращает ‘голос’ женщине с постинсультным синдромом запертого состояния
ИИ возвращает 'голос' женщине с постинсультным синдромом запертого состояния
Поделиться на Pinterest- Заблокированный синдром – это неврологическое расстройство, при котором человек не может говорить или показывать выражения лица.
- Большинство людей с этим состоянием вынуждены полагаться только на моргания глазами и движения для общения с другими.
- Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско разработали новый способ для людей, страдающих от заблокированного синдрома, чтобы они могли как общаться, так и показывать выражения лица с помощью импланта в мозг и цифрового аватара.
Заблокированный синдром – это неврологическое расстройство, вызывающее паралич добровольных мышц лица, рук и ног человека.
Хотя человек с заблокированным синдромом может полностью понимать, что ему говорит или читает кто-то другой, он не может разговаривать или выражать эмоции через лицо, такие как счастье, гнев или грусть.
Часто человек с заблокированным синдромом зависит от маленьких движений, таких как моргание, для общения с другими.
Теперь исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско разработали новый способ для людей, страдающих от заблокированного синдрома, чтобы они могли как общаться, так и показывать выражения лица с помощью импланта в мозг и цифрового аватара.
Это исследование было недавно опубликовано в журнале Nature.
- FDA одобряет первый биосимилар натализумаба для лечения рассеянного...
- Тесты на генеалогическое наследие ДНК и советы по семейной истории ...
- Безопасны ли энергетические напитки Prime для детей?
Что такое заблокированный синдром?
Заблокированный синдром относительно редкое состояние – меньше 1000 человек в Соединенных Штатах страдают от этого состояния.
Это состояние обычно вызвано повреждением части ствола головного мозга, называемой понсом, что приводит к нарушению нервной функции и параличу.
Повреждение ствола головного мозга обычно происходит при инсульте, но оно также может быть вызвано воспалением нервов, опухолями, инфекциями или другими состояниями, такими как амиотрофический боковой склероз (АБС).
Когда у человека возникает заблокированный синдром, он теряет способность управлять своими добровольными мышцами. Однако он не теряет когнитивных способностей, поэтому он способен нормально мыслить и понимать, когда кто-то говорит или читает ему. И его слух не пострадал.
Однако заблокированный синдром может повлиять на способность человека дышать и есть, затрудняя жевание и глотание.
На данный момент нет лечения или специфических методов лечения для заблокированного синдрома. Врач будет лечить основную причину состояния и может назначить физическую и речевую терапию.
Общение при заблокированном синдроме
Самым распространенным способом общения для людей с заблокированным синдромом являются движения глазами и моргание.
В настоящее время существуют компьютерные программы и другие ассистивные технологии, которые могут помочь им общаться с другими, такие как интерфейсы мозг-компьютер, устройства головного мышления и инфракрасные датчики движения глаз.
И благодаря инновациям в компьютерной инженерии и новым технологиям, таким как искусственный интеллект (ИИ), исследователи представляют новые варианты общения для людей с заблокированным синдромом.
Например, исследование, опубликованное в марте 2022 года, показало, что человек с заблокированным синдромом смог общаться со своей семьей с помощью импланта в мозг и интерфейса для написания.
Облегчение «речи» с помощью ИИ
В данном исследовании исследователи разработали новую технологию мозг-компьютер, используя имплант в мозг и цифрового аватара. Цифровой аватар позволяет человеку с параличом лица передавать обычные выражения и эмоции лица.
Новая технология была протестирована на 47-летней женщине по имени Энн, у которой заблокированный синдром после инсульта ствола головного мозга.
Medical News Today провел интервью с доктором Дэвидом Моузесом, доцентом неврологической хирургии, частью Лаборатории Чанга в Университете Калифорнии в Сан-Франциско и одним из соавторов исследования.
По его словам, когда мы говорим, сложные узоры нейронной активности в нашем речевом кортексе – части мозга, которая координирует нашу речевую систему – распространяются через нейронный путь через ствол головного мозга и, в конечном счете, к нашим артикуляторам, таким как губы, язык, гортань и челюсть.
«Для Энн и других, кто перенес инсульт ствола головного мозга, этот путь поврежден, и сигналы от речевого кортекса не могут достичь мышц артикуляторов», – пояснил он.
С этой имплантацией мозга, как сказал доктор Моисеев, специалисты могут записывать нейронную активность коры, когда Энн пытается говорить, и они прямо переводят ее намеренные слова, полностью обходя ее паралич.
Он также объяснил, как это работает:
“Для этого мы сначала создаем ИИ-модели, обученные на нейронных данных, когда она пытается молча произносить много предложений – она фактически не произносит эти слова вслух, она делает все возможное, чтобы «прошептать» слова в предложениях. Позволив ИИ-моделям узнать соответствие между активностью мозга и намеренной речью, мы можем затем использовать эти модели в режиме реального времени для декодирования ее мозговой активности в речь. Модели используют гибкие промежуточные представления речи внутри себя, что позволяет декодеру выводить предложения, которые она не пыталась сказать во время тренировки.”
Давая Энн «голос»
Энн получила имплантацию мозга с 253 электродами, размещенными на определенных поверхностных областях мозга, критических для речи. Кабель соединяет имплантат с компьютерами.
В течение недель Энн работала с исследователями, чтобы обучить алгоритмы искусственного интеллекта распознавать и реагировать на ее уникальные сигналы мозга для речи.
Исследователи также создали цифровой аватар Энн с помощью программного обеспечения, которое имитирует и анимирует движения мышц лица.
С помощью машинного обучения они смогли объединить программное обеспечение с сигналами, поступающими из мозга Энн, и преобразовать их в движения на лице ее аватара, показывая и речь, и выражения лица.
Кроме того, ученые смогли использовать видео до травмы, чтобы воссоздать настоящий голос Энн. Таким образом, когда она говорит через цифрового аватара, это ее голос, а не компьютеризованный голос по умолчанию.
Следующие шаги в исследовании
Когда доктора Моисея спросили о следующих шагах в этой новой технологии, он сказал, что есть много путей для улучшения.
“Для аппаратной части необходима беспроводная версия, чтобы улучшить его применимость в клинической практике”, – отметил он.
“Что касается программного обеспечения, мы хотим интегрировать наши подходы с уже существующими устройствами, чтобы она могла использовать систему для написания электронных писем и просмотра веб-страниц. Мы также хотим использовать некоторые достижения в моделировании генеративного ИИ для улучшения наших выходных данных декодирования”, – добавил доктор Моисеев.
Решение сложной проблемы
Мы также обсудили эту исследовательскую работу с доктором Амитом Кочхаром, дважды сертифицированным по отоларингологии, хирургии головы и шеи и пластической и реконструктивной хирургии лица, директором программы по нарушениям лицевого нерва в Тихоокеанском нейрохирургическом институте в Санта-Монике, Калифорния, который не участвовал в исследованиях.
Как врач, лечащий пациентов с параличом лица, он сказал, что одной из самых трудных проблем для пациентов является неспособность выразить свои эмоции перед другими.
“Исследования показали, что если наблюдатель смотрит на человека, у которого половина лица парализована, он не может распознать, передает ли человек счастливую эмоцию или злость”, – объяснил доктор Кочхар. “И так возникает много путаницы у наблюдателя и, очевидно, раздражение у пациента.”
“И поэтому, если у них был доступ к чему-то подобному, […] они все же могли бы общаться с другими, такими как члены их семьи, их друзья, используя эту технологию аватара, чтобы они могли правильно передать эмоции счастья или удивления или злости, избегая путаницы”, – добавил он.
Доктор Кочхар сказал, что он хотел бы видеть, чтобы эту технологию использовали больше людей, чтобы убедиться в ее воспроизводимости и обеспечить экономическую целесообразность технологии.
“Если стоимость этого устройства и оно доступно только для небольшого процента населения, способного себе позволить его, это большой шаг вперед, но это не поможет многим другим людям”, – добавил он.
Доктор Кочхар также сказал, что хотел бы видеть эту технологию портативной: “Пациент должен был приходить в центр, чтобы она работала — она не могла взять ее с собой, чтобы быть дома. И вот это будут следующие шаги в развитии этого типа программного обеспечения.”
