Onderzoek van Stanford University biedt mensen met spraakstoornissen de mogelijkheid om te communiceren door simpelweg te denken aan wat ze willen zeggen, dankzij geavanceerde ‘hersenen-computer’-interfaces.
Een groep wetenschappers is erin geslaagd gedachten de hersenactiviteit tijdens interne spraak (een geruisloze monoloog in het hoofd) te ontcijferen en met een nauwkeurigheid van 74% in woorden om te zetten.
Het onderzoek, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Cell en uitgevoerd door Stanford University (VS), kan mensen die niet kunnen praten helpen om gemakkelijk te communiceren met behulp van hersen-computerinterface-technologie (BCI).
“Dit is de eerste keer dat we hebben kunnen begrijpen hoe de hersenen werken wanneer iemand alleen maar denkt aan spreken”, legt Erin Kunz van Stanford University, hoofdauteur van het onderzoek, uit.
“Voor mensen met ernstige motorische en spraakstoornissen kan BCI, dat interne taal kan decoderen, communicatie veel gemakkelijker en natuurlijker maken”, voegde ze eraan toe.
Hersenen-computer-interfaces gedachten
De motorische cortex van de hersenen bevat gebieden die bewegingen aansturen, waaronder de spieren die verantwoordelijk zijn voor spraak. BCI’s worden chirurgisch geïmplanteerd in de oppervlakkige laag van de hersenen en registreren rechtstreeks patronen van neurale activiteit. Deze signalen worden doorgegeven aan een computeralgoritme, dat ze omzet in acties, zoals spraak of bewegingen van de cursor op het scherm.
Wanneer mensen met verlamming proberen te spreken of te schrijven, kan BCI deze hersensignalen opvangen en met hoge nauwkeurigheid omzetten in woorden.
In dit recente onderzoek hebben wetenschappers nog een stap verder gezet door signalen te onderzoeken die verband houden met interne spraak, dat wil zeggen denken in de vorm van geluidloze spraak. “Als je alleen maar aan woorden hoeft te denken en niet hoeft te proberen ze uit te spreken, kan dat voor deze mensen gemakkelijker en sneller zijn”, aldus Benjamin Meshed-Krasa, medeauteur van het artikel.
Aan het onderzoek namen vier mensen met ernstige motorische en spraakstoornissen deel, bij wie micro-elektrode-arrays in de motorische gebieden van de hersenen waren geïmplanteerd. De onderzoekers ontdekten dat interne spraakreproductie duidelijke en stabiele activiteitspatronen in deze gebieden genereert, vergelijkbaar met, maar zwakker dan de patronen die worden veroorzaakt door pogingen om te spreken.
Op basis van deze gegevens heeft het team kunstmatige intelligentie getraind om mentale woorden te interpreteren. In een experimentele demonstratie decodeerde BCI mentale zinnen uit een woordenschat van 125.000 woorden met een nauwkeurigheid van 74%.
Het team ontdekte ook dat pogingen om te spreken en interne monologen vergelijkbare neurale patronen produceren, maar voldoende verschillend om ze betrouwbaar te kunnen onderscheiden.
“De toekomst van BCI is veelbelovend. Dit werk geeft reële hoop dat deze technologieën ooit even vloeiende, natuurlijke en gemakkelijke communicatie kunnen herstellen als gesproken taal”, benadrukt Frank Willett, onderzoeker aan Stanford en hoofdauteur van het onderzoek.
Op dit moment zijn implanteerbare BCI’s nog geen algemeen beschikbare technologie en bevinden ze zich in een vroeg stadium van onderzoek en testen. Bovendien wordt het gebruik ervan gereguleerd door federale instanties en andere organisaties om de hoogste normen op het gebied van medische ethiek te waarborgen.
