新しいテクノロジーは、麻痺のある人が再び話すのに役立つ可能性があります
科学者たちは、脳のエンコーディングと筋肉制御コマンドを使用して、麻痺のために発話力を失った人々が再び話すことができるようにする技術を考案しようとしています。
イリノイ州エバンストンにあるノースウェスタン大学が主導した最近の研究によると、脳は手や腕の動きを制御するのと同じように音声を生成します。
この発見は、「閉じ込め症候群」の人など、麻痺している人が言葉を言うだけで「ブレインマシンインターフェース」を介して話すことができるようになる日を近づけます。
作品に関する論文が Journal of Neuroscience.
チームは、唇、舌、口蓋、喉頭の筋肉を制御してそれらを生成するコマンドとともに、脳独自の音のエンコーディングを使用する技術を予測しています。
ホーキングのテクノロジーよりも「直感的」
そのようなシステムは、今年初めに76歳で亡くなった有名な物理学者スティーブンホーキングが使用したシステムよりも「直感的」であると著者は説明しています。
ホーキングは筋萎縮性側索硬化症と呼ばれるまれな病気を患っていたため、彼は麻痺し、生涯ほとんど自然に話すことができませんでした。
しかし、頬を動かすことで制御できるコンピューターインターフェースのおかげで、彼は単語や文章を書き、それを音声合成装置が読み上げることができました。
この方法は機能しますが、時間がかかり、面倒です。脳がエンコードして音を出す筋肉に送る音声を明確に表現しているのではありません。
代わりに、それは人が書くことにもっと似ているプロセスを経ることを要求します。たとえば、音だけでなく、表現したい単語や文の書き方についても考える必要があります。
「音素と明瞭なジェスチャー」
この研究では、音素の定式化と「構音ジェスチャー」の2つの部分からなる音声生成のモデルを追求しています。
1つ目は、文、句、単語、音節を個々の音または音素に分解する階層的なプロセスです。 2つ目は、声道を関節運動させる筋肉の制御によるそれらの生成です。この作業が行われるまで、脳が実際にこれらをどのように計画して表現したかはわかりませんでした。
「私たちは仮説を立てました」と、神経学および生理学の准教授である上級研究著者のマークW.スルツキー博士は述べています。「脳の音声運動野は、脳の腕運動野と同様の組織を持っているでしょう。」
彼はさらに、音声生成に関与する2つの脳領域を特定したと説明し、次のように報告しています。高レベルの発話領域である下前頭皮質は、音素とジェスチャーの両方を表しています。」
彼と彼の同僚は、腫瘍を取り除くための手術を受けている間に電極が脳に埋め込まれている人々の脳活動を研究しているときに発見をしました。患者は画面から言葉を読み取らなければならなかったので、手術中に意識を持たなければなりませんでした。
著者は説明します：
「これらの発見は、音声生成が他の身体部分の動きと同様の重要な組織構造を共有していることを示唆しています。」
「これは重要な意味を持っています」と彼らは結論付けています。「音声生成の理解と、話すことができない人々へのコミュニケーションを回復するためのブレインマシンインターフェースの設計の両方にとって」。
彼らの結果に基づいて、彼らは現在、ジェスチャーをデコードするだけでなく、それらを組み合わせることによって単語を形成することもできるブレインマシンインターフェースアルゴリズムを構築することを計画しています。
