'Konuşma protezi' nörolojik rahatsızlıklar nedeniyle konuşamayan insanların düşünce yoluyla iletişim kurabileceği bir geleceğin kapısını açıyor.
İÇİNDEKİLER
♦ İnanılmaz Minik Beyin İmplantı Beyin Sinyallerini Konuşmaya Çeviriyor
Biz konuşurken beynimiz, kelimeleri oluşturan sesleri oluşturmak için ağzımızdaki ve boğazımızdaki kasların karmaşık bir dansının koreografisini yapar. Bu karmaşık performans, konuşma kaslarına gönderilen elektrik sinyallerine yansır..
Yeni bir buluşla bilim insanları, bir kişinin çıkarmaya çalıştığı sesleri tahmin etmek amacıyla elektrik sinyallerinin bu karmaşık karışımını okuyabilmek için posta pulundan daha büyük olmayan bir alana çok sayıda küçük sensör yerleştirdiler.
‘Konuşma protezi’ nörolojik rahatsızlıklar nedeniyle konuşamayan insanların düşünce yoluyla iletişim kurabileceği bir geleceğin kapısını açıyor.
İlk tepkiniz bunun zihin okuduğunu varsaymak olabilir. Daha doğrusu sensörler dudaklarımızda, dilimizde, çenemizde ve gırtlağımızda hangi kasları hareket ettirmek istediğimizi tespit ediyor.
– Duke Üniversitesi’nden eş-kıdemli yazar, sinir bilimci Gregory Cogan:
“ALS (amyotrofik lateral skleroz) veya kilitli kalma sendromu gibi konuşma yeteneklerini zayıflatabilen, zayıflatıcı motor bozukluklardan muzdarip birçok hasta var.. Fakat onların iletişim kurmasını sağlayan mevcut araçlar genellikle çok yavaş ve hantal.”
Benzer yeni teknoloji, konuşmayı ortalama konuşma hızının yaklaşık yarısı kadar bir hızda çözmektedir..
Ekip, daha hassas sinyalleri kaydetmek için küçük bir diziye daha fazla elektrot yerleştirdiği için teknolojilerinin gecikmeyi iyileştirmesi gerektiğini düşünüyor, ancak konuşma protezinin halka sunulabilmesi için daha fazla çalışma yapılması gerekiyor.
– Eş-kıdemli yazar ve Duke Üniversitesi biyomedikal mühendisi Jonathan Viventi Eylül ayında şunları söyledi:
“Hala doğal konuşmadan çok daha yavaş olduğu bir noktadayız, ancak oraya ulaşabileceğiniz yörüngeyi görebilirsiniz. ”
Araştırmacılar elektrot dizilerini, birbirine çok yakın nöronlardan bile belirli sinyalleri algılayabilen, iki milimetreden daha az aralıklı elektrotlarla tıbbi kullanıma uygun, ultra ince esnek plastik üzerine inşa ettiler.
Bu mikro ölçekli beyin kayıtlarının konuşma kodunun çözülmesinde ne kadar yararlı olduğunu test etmek için, cihazlarını konuşma bozukluğu olmayan dört hastaya geçici olarak yerleştirdiler.
Hastalar ameliyat olurken (bunlardan üçü hareket bozuklukları, biri de tümörün alınması için) bu fırsatı değerlendirerek işi çabuk yapmak zorunda kaldılar.
– Cogan:
“Bunu NASCAR pit ekibiyle karşılaştırmayı seviyorum.. Ameliyat prosedürüne fazladan zaman eklemek istemiyoruz, bu nedenle 15 dakika içinde girip çıkmamız gerekiyordu.. Cerrah ve sağlık ekibi ‘Git!’ dediğinde hemen harekete geçtik ve hasta görevi yerine getirdi.”
Küçük dizi implante edilirken ekip, hastalar 52 anlamsız kelimeyi tekrarlarken beynin konuşma motor korteksindeki konuşma kaslarına sinyal gönderen aktiviteyi kaydetmeyi başardı. ‘Sözcük olmayanlar’, konuşulan sözcükleri oluşturan en küçük ses birimleri olan dokuz farklı ses birimini içeriyordu.
Kayıtlar, fonemlerin farklı sinyal ateşleme kalıplarını ortaya çıkardığını gösterdi ve bu ateşleme kalıplarının, bir orkestradaki müzisyenlerin notalarını karıştırması gibi, zaman zaman birbiriyle örtüştüğünü fark ettiler.
Bu, sesler duyulurken beynimizin konuşmamızı gerçek zamanlı olarak dinamik olarak ayarladığını gösteriyor.
-Duke Üniversitesi biyomedikal mühendisi Suseendrakumar Duraivel, beyin aktivitesinin gelecekteki konuşmayı ne kadar iyi tahmin edebileceğini belirlemek amacıyla kaydedilen bilgileri değerlendirmek için bir makine öğrenme algoritması kullandı.
-Bazı sesler yüzde 84 doğrulukla tahmin ediliyordu, özellikle de ses gak sözcüğündeki ‘g’ gibi sözcük olmayan bir sözcüğün başlangıcını oluşturuyorsa.
-Doğruluk, sözcük olmayanların ortasında ve sonundaki ses birimleri gibi daha karmaşık durumlarda değişti ve düştü ve kod çözücünün genel olarak ortalama yüzde 40’lık bir doğruluk oranı vardı.
-Bu, her katılımcıdan alınan yalnızca 90 saniyelik veri örneğine dayanıyor; mevcut teknolojinin kodunu çözmek için saatlerce veriye ihtiyaç duyduğu göz önüne alındığında etkileyici.
Bu umut verici başlangıcın bir sonucu olarak, daha fazla araştırmayı ve teknolojide ince ayarların yapılmasını desteklemek için Ulusal Sağlık Enstitüleri’nden önemli bir hibe verildi .
– Cogan:
“Artık aynı türden kayıt cihazlarını geliştiriyoruz, ancak kabloları kullanmıyoruz.. Etrafta dolaşabileceksiniz ve bir elektrik prizine bağlı kalmanıza gerek kalmayacak, bu da gerçekten heyecan verici.”
Çalışma Nature Communications’da yayınlandı .
Bilim insanları, kullanıcıların yalnızca düşünceleri kullanarak iletişim kurmasına olanak tanıyan bir beyin implantı icat etti .
-ABD’deki Duke Üniversitesi’ndeki nörobilimciler, beyin cerrahları ve mühendisler tarafından geliştirilen konuşma protezi , beyin sinyallerini kelimelere çevirebiliyor.
Araştırmacılar, bunun diğer beyin bilgisayar arayüzü ve zihin okuma teknolojilerinden daha hızlı ve daha az hantal olduğunu ve nörolojik rahatsızlıklardan muzdarip insanların hayatlarını değiştirebileceğini iddia ediyor.
Ekip, özel olarak tasarlanmış 256 mikroskobik beyin sensörünü, posta pulu büyüklüğünde tıbbi sınıf bir plastik parçasına yerleştirmeyi başardı; bu, beyin ameliyatı geçiren hastalar üzerinde, tümörün alınması gibi alakasız durumlar açısından test edildi.
Katılımcılardan ‘kug’ ve ‘vip’ gibi bir dizi anlamsız kelimeyi dinlemeleri ve ardından bunları yüksek sesle konuşmaları istendi. Yalnızca 90 saniyelik sözlü verilerle, sinirsel aktivitenin kodunu kelimelere dönüştürmek için bir yapay zeka algoritması kullanıldı.
Araştırmacılar şimdi hızını artıracak ve kablosuz hale getirecek teknolojiyi geliştirmeyi planlıyor ve devam etmek için Ulusal Sağlık Enstitüleri’nden 2,4 milyon dolarlık bir hibe aldılar.
Profesör Cogan, “Etrafta dolaşabileceksiniz ve bir elektrik prizine bağlı kalmanıza gerek kalmayacak, ki bu gerçekten heyecan verici” dedi.
Duke Beyin Bilimleri Enstitüsü öğretim üyesi Jonathan Viventi şunları ekledi: “Doğal konuşmadan hala çok daha yavaş olduğu bir noktadayız, ancak oraya ulaşabileceğiniz gidişatı görebilirsiniz.”
Araştırma, Nature Communications dergisinde yayınlanan ‘Yüksek çözünürlüklü sinir kayıtları konuşma kod çözme doğruluğunu artırıyor’ başlıklı bir çalışmada ayrıntılı olarak açıklandı .
Yeni yöntem insanları ameliyata gerek kalmadan bilgisayarlara bağlıyor
♦ Bilim insanları kulak kanalı yoluyla bağlanan beyin-bilgisayar arayüzü geliştirdi
Yeni yöntem insanları ameliyata gerek kalmadan bilgisayarlara bağlıyor
-Araştırmacılar kulak içi ‘biyoelektronik’ bir beyin-bilgisayar arayüzü önerdi
Çin’deki araştırmacılar, insanların beyinlerini iç kulakları aracılığıyla bilgisayara bağlayabilen bir cihaz icat etti.
Pekin’deki Tsinghua Üniversitesi’nden bir ekip tarafından geliştirilen SprialE beyin-bilgisayar arayüzü (BCI), beyinle dijital bağlantı kurmak için esnek bir kulak içi malzeme kullanıyor.
Bu, şirketin Elon Musk’un Neuralink testine benzer beyin çiplerinin domuzların ve maymunların zihinlerini okuyabildiğini gören BCI teknolojisindeki son gelişmeleri takip ediyor. Sonuçta teknoloji beyne “ tam bant genişliğinde veri akışı ” sunabilir .
Neuralink’in cihazının aksine, en yeni buluş, kurulum için ameliyat veya diğer mikroiğne bazlı invaziv yöntemleri gerektirmiyor; bilim adamları, bunun onu günlük kullanıma uygun hale getirdiğini iddia ediyor.
BCI’ları kulak yoluyla bağlamaya yönelik mevcut yöntemler, kulak tıkaçları veya 3D baskılı eklentiler gibi destek sistemlerini içerir; ancak spiral tasarım, kullanıcının işitme duyusunu engellemeden içeri ve dışarı kaydırılabileceği anlamına gelir.
Araştırmacılar, “SpiralE’nin içi boş olması, tüm deneklerin dış dünyadaki ses uyaranlarını gerçek zamanlı olarak duyabilmesini sağlıyor” dedi ve benzersiz yapısının “doğal ve gizli giyilebilir elektroniklerin gerçek hayattaki uygulamalara entegre edilebileceğini” gösterdiğini ekledi.
Araştırma , Nature Communications bilimsel dergisinde yayınlanan ‘Görsel ve işitsel beyin-bilgisayar arayüzleri için uyumlu kulak içi biyoelektronik’ başlıklı bir çalışmada ayrıntılı olarak açıklandı .
Kulak içi beyin-bilgisayar arayüzü ‘adaptif olarak genişleyebilir’
Teknoloji, düşünceleri metne çevirmek, dijital nesneleri yalnızca düşünceyle kontrol etmek ve hatta insan hafızasını artırmak gibi uygulamalara izin verebilir.
Royal Society’nin 2019 tarihli bir raporu, teknolojinin “tıbbı dönüştürme ve teknolojiyle ve birbirimizle etkileşimimizi temelden değiştirme” potansiyeline sahip olduğunu söyledi ancak BCI’ların mahremiyet ve insan haklarıyla ilgili kritik etik kaygıları gündeme getirdiği konusunda uyardı
Raporda, “Sinir ve beyin-bilgisayar arayüzleri insan olmanın özüne meydan okuyabilir” ifadesine yer verildi.
“Bunları nasıl kullanmak isteyip istemediğimize karar vermek, toplumun tüm kesimlerini ve birçok sesi kapsayan açık ve kapsayıcı bir tartışmayı gerektiriyor.”
