นักวิจัยที่ UC San Francisco ประสบความสำเร็จในการพัฒนา “speech neuroprosthesis” ซึ่งช่วยให้ชายที่เป็นอัมพาตขั้นรุนแรงสามารถสื่อสารเป็นประโยคได้ โดยแปลสัญญาณจากสมองของเขาไปยังช่องเสียงโดยตรงเป็นคำที่ปรากฏเป็นข้อความบนหน้าจอ
Dr. Edward Chang/Barbara Ries, University of California San Francisco
ความสำเร็จนี้สร้างขึ้นจากความพยายามมากกว่าทศวรรษของศัลยแพทย์ประสาท UCSF Edward Chang เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยให้ผู้ที่เป็นอัมพาตสามารถสื่อสารได้แม้ว่าพวกเขาจะไม่สามารถพูดได้ด้วยตัวเองก็ตาม
“สำหรับความรู้ของเรา
นี่เป็นครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการสาธิตการถอดรหัสคำศัพท์แบบเต็มโดยตรงจากการทำงานของสมองของคนที่เป็นอัมพาตและพูดไม่ได้” Chang ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าว “มันแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาที่แข็งแกร่งที่จะฟื้นฟูการสื่อสารโดยการแตะเข้าไปในกลไกการพูดตามธรรมชาติของสมอง”
ในแต่ละปี ผู้คนหลายพันคนสูญเสียความสามารถในการพูดเนื่องจากโรคหลอดเลือดสมอง อุบัติเหตุ หรือโรคภัยไข้เจ็บ ด้วยการพัฒนาเพิ่มเติม แนวทางที่อธิบายไว้ในการศึกษานี้ในวันหนึ่งอาจทำให้คนเหล่านี้สามารถสื่อสารได้อย่างเต็มที่
แปลสัญญาณสมองเป็นคำพูด
ก่อนหน้านี้ งานด้านการสื่อสารประสาทเทียมได้มุ่งเน้นไปที่การฟื้นฟูการสื่อสารโดยใช้วิธีการสะกดคำเพื่อพิมพ์ตัวอักษรทีละตัวในข้อความ
การศึกษาของ Chang แตกต่างจากความพยายามเหล่านี้ในทางที่สำคัญ: ทีมของเขากำลังแปลสัญญาณที่มุ่งหมายเพื่อควบคุมกล้ามเนื้อของระบบเสียงสำหรับคำพูด แทนที่จะส่งสัญญาณให้ขยับแขนหรือมือเพื่อให้สามารถพิมพ์ได้
Chang กล่าวว่าวิธีการนี้ใช้แง่มุมที่เป็นธรรมชาติและลื่นไหลในการพูด และสัญญาการสื่อสารที่รวดเร็วและเป็นธรรมชาติมากขึ้น
ความก้าวหน้าสำหรับการบาดเจ็บ
ไขสันหลังและภาวะสมองเสื่อมเนื่องจากโปรตีนสร้างการซ่อมแซมที่ ‘โดดเด่น’
“ด้วยคำพูด ปกติแล้วเราจะสื่อสารข้อมูลด้วยอัตราที่สูงมาก ถึง 150 หรือ 200 คำต่อนาที” เขากล่าว โดยสังเกตว่าวิธีการสะกดคำโดยใช้การพิมพ์ การเขียน และการควบคุมเคอร์เซอร์นั้นช้ากว่าและลำบากกว่ามาก “การพูดตรงๆ อย่างที่เรากำลังทำอยู่นี้มีข้อดีอย่างมาก เพราะมันใกล้เคียงกับวิธีที่เราพูดปกติ”
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ความคืบหน้าของ Chang ในการบรรลุเป้าหมายนี้ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยผู้ป่วยที่ศูนย์โรคลมบ้าหมู UCSF ซึ่งกำลังได้รับการผ่าตัดทางประสาทเพื่อระบุที่มาของอาการชักโดยใช้อาร์เรย์อิเล็กโทรดที่วางอยู่บนผิวสมอง
ผู้ป่วยเหล่านี้ซึ่งทุกคนมีคำพูดปกติ
อาสาที่จะให้บันทึกสมองของพวกเขาวิเคราะห์สำหรับกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับคำพูด ความสำเร็จในระยะแรกกับอาสาสมัครผู้ป่วยเหล่านี้เป็นปูทางสำหรับการทดลองในปัจจุบันในผู้ที่เป็นอัมพาต
ก่อนหน้านี้ Chang และเพื่อนร่วมงานใน UCSF Weill Institute for Neurosciences ได้ทำแผนที่รูปแบบกิจกรรมของเยื่อหุ้มสมองที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของระบบเสียงร้องที่สร้างพยัญชนะและสระแต่ละตัว
เพื่อแปลผลการค้นพบเหล่านั้นเป็นการรู้จำคำพูดของคำเต็ม David Moses, PhD, วิศวกรดุษฎีบัณฑิตในห้องปฏิบัติการ Chang ได้พัฒนาวิธีการใหม่สำหรับการถอดรหัสรูปแบบเหล่านั้นแบบเรียลไทม์และแบบจำลองภาษาทางสถิติเพื่อปรับปรุงความแม่นยำ
แต่ความสำเร็จของพวกเขา
ในการถอดรหัสคำพูดในผู้เข้าร่วมที่พูดได้นั้นไม่ได้รับประกันว่าเทคโนโลยีจะใช้ได้กับคนที่ระบบเสียงเป็นอัมพาต “แบบจำลองของเราจำเป็นต้องเรียนรู้การทำแผนที่ระหว่างรูปแบบการทำงานของสมองที่ซับซ้อนและคำพูดที่ตั้งใจไว้” โมเสสกล่าว “นั่นเป็นความท้าทายครั้งใหญ่เมื่อผู้เข้าร่วมพูดไม่ได้”
นอกจากนี้ ทีมงานไม่ทราบว่าสัญญาณสมองที่ควบคุมระบบเสียงจะยังคงอยู่หรือไม่สำหรับผู้ที่ไม่สามารถขยับกล้ามเนื้อเสียงได้เป็นเวลาหลายปี “วิธีที่ดีที่สุดในการค้นหาว่าวิธีนี้ใช้ได้ผลหรือไม่คือลอง” โมเสสกล่าว
50 คำแรก
เพื่อตรวจสอบศักยภาพของเทคโนโลยีนี้ในผู้ป่วยที่เป็นอัมพาต Chang ได้ร่วมมือกับเพื่อนร่วมงาน Karunesh Ganguly รองศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาเพื่อเปิดตัวการศึกษาที่เรียกว่า “BRAVO” (การฟื้นฟูส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ของแขนและเสียง)
