Aivo-ääni -teknologia auttaa halvaantunutta miestä puhumaan sujuvasti

A team of engineers from the University of California, Davis, has created a brain-to-voice system that enables individuals suffering from communication disorders to speak fluently. The system combines a Brain-computer interface (BCI), advanced AI, and new research to support real-time, intelligible, and expressive speech. Hear what you need to know.

Mitä ovat viestintähäiriöt?

Kun mietit, mikä sinua määrittelee, se voi olla tyylisi tai näkökulmasi. Harva sanoisi äänensä. Kuitenkin jokaisella puheella kuulet oman äänesi, mikä vahvistaa, että se olet sinä. Näin ollen ääni on olennainen osa identiteettiäsi. Äänen menettäminen voi olla haitallista mielenterveydelle.

Valitettavasti tämä tilanne on todellisuutta miljoonille, jotka kärsivät neurologisista sairauksista, jotka voivat rajoittaa heidän kykyään puhua sujuvasti. Tällaisia sairauksia ovat esimerkiksi aivohalvaus, dysartria ja dysfonia, jotka voivat aiheuttaa läpättävää tai epäselvää puhetta ja rajoittaa henkilön kykyä kommunikoida tehokkaasti.

Tämä tilanne ei ole harvinainen. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan lähes 800 000 ihmistä kärsii aivohalvauksesta tänä vuonna. Sama data osoittaa, että yksi kolmesta aivohalvauspotilaasta kokee jonkinlaisen viestintäongelman tapahtuman jälkeen. Nämä sairaudet ovat tuhoisia potilaalle ja voivat johtaa masennukseen sekä muihin haitallisiin tiloihin.

Miten aivo-tietokone -rajapinnat (BCI:t) auttavat viestintää

Onneksi insinöörit ovat panostaneet paljon näiden ongelmien ratkaisemiseen. Hengityksellä ohjatut tietokoneet ja silmänseurantaohjelmistot ovat tarjonneet joitakin ratkaisuja. Tässä mielessä aivo-tietokone -rajapintoja pidetään monien mielestä teknologian loogisena kehityksenä.

Siitä lähtien, kun Hans Berger rekisteröi aivojen sähköisen toiminnan 1920-luvulla, tutkijat ovat yrittäneet käyttää näitä signaaleja aivojen toiminnan tutkimiseen. Kuitenkin kesti lähes 80 vuotta tutkimusta, ennen kuin he pystyivät alkamaan purkaa neuronien tulituksia kuvien ja liikkeiden toistamiseksi.

Nykyään BCI:t nähdään nousevana teknologiana, jolla on sovelluksia virtuaalitodellisuudessa, automaatiossa, järjestelmien hallinnassa ja terveydenhuollossa. Erityisesti terveydenhuollossa näitä laitteita on käytetty auttamaan liikkuvuus- tai viestintähäiriöistä kärsiviä.

Mielenkiintoista on, että ensimmäiset BCI:t mahdollistivat paremman viestinnän potilaiden ja heidän läheistensä välillä. Nämä varhaiset järjestelmät perustuivat tekstinäyttöön viestintään. Myöhemmin teksti muutettiin ääneen luettavaksi, jolloin syntyi puhevastauksia. Vaikka kuultavat vastaukset olivat hyödyllisiä, niiltä puuttui inhimillinen tunne.

Perinteisten BCI-puhejärjestelmien rajoitukset

Useita rajoittavia tekijöitä on vaikuttanut BCI:iden menestykseen tähän mennessä. Yksi on se, että tekstipohjainen viestintä ei ole luonnollista. Se on kömpelö, ja ajoitus on epäsopiva verrattuna puhumiseen toisen henkilön kanssa.

Puheominaisuuden viivästetyt vasteajat ja sen robottimainen ääni erottavat käyttäjän normaalista keskustelusta ystävien kanssa. Tärkeitä asioita, kuten oman äänen kuuleminen, väliintulo tai sanojen selkeä ääntäminen, puuttui tästä lähestymistavasta.

Aivo-ääni -tutkimus

Onneksi tiedeyhteisön tiimi on saattanut löytää ratkaisun näihin ongelmiin vuosikymmenten tutkimuksen jälkeen. Äskettäinen “An instantaneous voice-synthesis neuroprosthesis” -tutkimus¹ esittelee uuden aivo-ääni -neuroproteesin, joka voi välittömästi muuntaa aivojen toiminnan puheeksi. Vaikka se on vielä varhaisessa vaiheessa, sillä on potentiaalia parantaa miljoonien ihmisten elämää maailmanlaajuisesti.

Kuten edeltäjänsä, laite mahdollistaa käyttäjien “puhua” tietokoneen kautta. Tämä menetelmä kuitenkin perustuu sensoreihin, jotka on kirurgisesti istutettu aivojen Brocan ja Wernicken alueille. Nämä aivoalueet vastaavat puheen tuottamisesta.

Lähde – University of California