Της Ανθής Αγγελοπούλου
Με μια αξιοσημείωτη εφαρμογή της σύγχρονης τεχνολογίας, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας δημιούργησαν μια συσκευή που μπορεί να αποκωδικοποιήσει σήματα από τα κέντρα ομιλίας του εγκεφάλου για την παραγωγή ομιλίας. Η συσκευή παρουσιάστηκε με τίτλο “Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences”, και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature.
Ο λόγος είναι η κύρια μορφή επικοινωνίας και ένας τρόπος για να εκφράσει κανείς πως αισθάνεται. Η απώλεια της ικανότητας ομιλίας μέσω τραύματος ή ασθένειας, όπως εγκεφαλικό επεισόδιο, νόσο του Πάρκινσον, καρκίνος του λαιμού, νόσο των κινητικών νευρώνων, μπορεί να είναι καταστροφικός τόσο για τους ασθενείς όσο και για τις οικογένειές τους.
Παρόλο που έχουν αναπτυχθεί συσκευές για να βοηθήσουν τους ανθρώπους να αναδημιουργήσουν ομιλία παρακολουθώντας κινήσεις των ματιών ή του προσώπου, η διαδικασία είναι επίπονη για τους χρήστες και η συνθετική ομιλία είναι εξαιρετικά αργή. Τέτοιες συσκευές τυπικά παράγουν έως και δέκα λέξεις ανά λεπτό σε σύγκριση με τις 150 λέξεις το λεπτό που είναι δυνατόν με τη φυσική ομιλία.
Κανονικά, οι σκέψεις μας μετατρέπονται από τον εγκέφαλο σε κινήσεις των χειλιών, της γνάθου, της γλώσσας και του λάρυγγα για να μπορέσουμε να παράγουμε τα απαιτούμενα λόγια. Τώρα, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτά τα σήματα του εγκεφάλου για να δημιουργήσουν μια προσομοιωμένη από υπολογιστή φωνητική οδό που μπορεί να παράγει λόγο μέσω συνθεσάιζερ.
Η τεχνολογία δοκιμάστηκε σε πέντε εθελοντές με επιληψία που μπόρεσαν να μιλήσουν κανονικά. Οι εθελοντές όλοι έπρεπε να έχουν ηλεκτρόδια προσωρινά εμφυτευμένα στον εγκέφαλό τους για να χαρτογραφήσουν την πηγή των κρίσεων πριν υποβληθούν σε διορθωτική νευροχειρουργική. Αυτό σήμαινε ότι η συσκευή πειραματικής σύνθεσης ομιλίας μπορούσε να εξεταστεί χωρίς την ανάγκη για πρόσθετη επεμβατική διαδικασία.
Η δραστηριότητα στις περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στην παραγωγή ομιλίας παρακολουθήθηκε καθώς οι εθελοντές διάβασαν εκατοντάδες προτάσεις φωναχτά. Τα εγγεγραμμένα σήματα στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή ενός «εικονικού φωνητικού συστήματος» για κάθε συμμετέχοντα που προσομοιώνει τις κινήσεις στο στόμα και το λαιμό που απαιτούνται για τη διαμόρφωση διαφορετικών ήχων. Αυτό στη συνέχεια ελέγχθηκε από την εγκεφαλική δραστηριότητα του εθελοντή και έδωσε εντολή σε έναν συνθέτη να παράγει ομιλία.
Οι ερευνητές “εντυπωσιάστηκαν”
Η προκύπτουσα ομιλία ήταν κατά κανόνα κατανοητή, με τους ακροατές να μπορούν να διακρίνουν μέχρι το 70% αυτού που λέγεται. Η ομιλία ήταν σπασμένη σε μέρη και ορισμένοι ήχοι δεν προφέρονταν σωστά, αλλά οι επιστήμονες είναι σίγουροι ότι μπορούν να το βελτιώσουν με τη βοήθεια των αλγορίθμων.
Η τεχνολογία δεν λειτούργησε επίσης όταν οι ερευνητές προσπάθησαν να αποκωδικοποιήσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα απευθείας στην ομιλία, χωρίς να χρησιμοποιήσουν ένα εικονικό φωνητικό σύστημα.
Ο συν-συγγραφέας της έρευνας, Josh Chartier, ανέφερε ότι έχουν δρόμο ακόμα να διανύσουν για να γίνει αυτό πιο φυσικό και κατανοητό, αλλά τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά και ελπίζουν ότι αυτά τα ευρήματα θα δώσουν ελπίδα σε ανθρώπους που έχουν πρόβλημα.
Πηγή: https://www.news-medical.net/news/20190425/Device-converts-brain-signals-into-speech-offers-hope-for-patients.aspx – Kate BassB.Sc. Biochemistry and Pharmacology & Kate Anderton B.Sc. Biomedical Sciences, Cell Biology
