Εμφύτευμα εγκεφάλου ξανάδωσε «φωνή» σε ασθενή με παράλυση των φωνητικών χορδών

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο (UCSF) ανέπτυξαν μία νευροπρόθεση (εμφύτευμα) που αποκωδικοποιεί την εγκεφαλική δραστηριότητα και την μετατρέπει με ακρίβεια σε γράμματα.

Το εμφύτευμα τοποθετήθηκε στον εγκέφαλο ενός παράλυτου ασθενούς, ο οποίος μεταξύ άλλων δεν μπορεί να μιλήσει, και τον βοήθησε να επικοινωνήσει με τους ανθρώπους γύρω του. Η επικοινωνία έγινε με πλήρεις προτάσεις, οι οποίες προβάλλονται στην οθόνη ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή. Οι επιστήμονες δημοσιεύουν το επίτευγμά τους στην επιστημονική επιθεώρηση Nature Communications.

Το νέο εμφύτευμα είναι το νεότερο από μία σειρά διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστών, που μπορούν να αποκαταστήσουν την κίνηση ή την επικοινωνία παράλυτων ασθενών. Οι διεπαφές αυτές δρουν «διαβάζοντας» την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου και μετατρέποντάς την σε εντολές.

Με τις εντολές αυτές έχει γίνει έως σήμερα εφικτό να ελεγχθούν ειδικά κατασκευασμένα αντικείμενα, όπως:

• Ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής
• Μία αναπηρική καρέκλα
• Ένα ρομποτικό χέρι 

Η παρούσα έρευνα αποτελεί συνέχεια των προγενέστερων. Κατέστη εφικτή χάρη στις νεότερες γνώσεις για τον τρόπο με τον οποίο ελέγχει ο εγκέφαλος τις φωνητικές χορδές, για να παραχθεί η ομιλία.

Αποκωδικοποίηση γραμμάτων

Πέρυσι, οι ερευνητές είχαν αναφέρει ότι ανέπτυξαν μία νευροπρόθεση που αποκωδικοποιεί τη σχετιζόμενη με τον λόγο δραστηριότητα του εγκεφάλου και τη μετατρέπει σε λέξεις, που προβάλλονται στην οθόνη ενός υπολογιστή.

Με τη βοήθεια εκείνης της πρόθεσης, ένας παράλυτος ασθενής με πάρεση των φωνητικών χορδών μπόρεσε να επικοινωνήσει με ταχύτητα περίπου 15 λέξεων το λεπτό. Το «λεξιλόγιό» του όμως περιοριζόταν σε 50 λέξεις. Επιπλέον, η μέθοδος είχε ποσοστό σφάλματος σχεδόν 25%.

Το νέο εμφύτευμα είναι πιο αργό. Αποκωδικοποιεί χαρακτήρες (γράμματα) και όχι λέξεις. Η ταχύτητά του είναι μόλις 29 χαρακτήρες το λεπτό. Ωστόσο έχει πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια, με το ποσοστό σφάλματος να είναι μόλις 8%.

Το εμφύτευμα διαθέτει μία συστοιχία πολλαπλών ηλεκτροδίων. Αυτά αποκωδικοποίησαν την δραστηριότητα στον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου του ιδίου ασθενούς, εν όσω εκείνος σκεφτόταν ό,τι ήθελε να πει.

Με την κατάλληλη εξάσκηση, ο ασθενής κατόρθωσε να σχηματίσει προτάσεις σε αληθινό χρόνο, χρησιμοποιώντας ένα λεξιλόγιο 9.000 συνηθισμένων λέξεων.

Το φωνητικό αλφάβητο ΝΑΤΟ

Όπως εξηγούν οι ερευνητές, την αποκωδικοποίηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας του ασθενούς βάσισαν στο φωνητικό αλφάβητο ΝΑΤΟ, διότι διαπίστωσαν ότι είναι πιο ακριβές απ’ ό,τι η χρήση των κοινών γραμμάτων. Το εμφύτευμα που ανέπτυξαν «ερμηνεύει» τις λέξεις με βάση αυτό το αλφάβητο.

Το φωνητικό αλφάβητο ΝΑΤΟ περιέχει τα αγγλικά γράμματα. Ωστόσο το κάθε ένα περιγράφεται με μία συγκεκριμένη λέξη. Η λέξη αυτή συνήθως είναι ένα όνομα ή ένα ουσιαστικό. Το συγκεκριμένο αλφάβητο είναι χρήσιμο σε συνθήκες όπου η μετάδοση του ήχου δεν είναι ευκρινής.

Αν και φέρει την ονομασία του ΝΑΤΟ, δεν χρησιμοποιείται μόνο από την βορειοατλαντική συμμαχία, αλλά κατ’ εξοχήν από στρατιωτικούς οργανισμούς κ.λπ. Ενδεικτικά, το a προφέρεται ως alpha, το b ως bravo, το c ως Charlie και το d ως delta.

Η πάρεση (παράλυση) των φωνητικών χορδών μπορεί να προκληθεί από πολλές νευρολογικές παθήσεις, όπως τα εγκεφαλικά επεισόδια.

Φωτογραφία: iStock