Recente prestaties van de wetenschap geven een geheel nieuwe betekenis aan "hardop denken."

UC San Francisco neurowetenschappers zijn erin geslaagd om hersenopnames te gebruiken om synthetische spraak te creëren, volgens onderzoek gepubliceerd in Nature, een internationale wetenschappelijk tijdschrift, op 24 april 2019. Deze technologie kan levens veranderen voor mensen die anders niet kunnen communiceren vanwege neurologische beperkingen.

Onderzoekers Gopala K. Anumanchipalli, Josh Chartier en Dr. Edward F. Chang beschreven in hun samenvatting dat het een uitdaging is om spraak te decoderen van hersenactiviteit.

"Spreken vereist een zeer nauwkeurige en snelle multidimensionale controle van de articulatoren van de stembanden," verklaarde de samenvatting. "Hier hebben we een neurale decoder ontworpen die expliciet gebruik maakt van kinematische en geluidsrepresentaties die zijn gecodeerd in menselijke corticale activiteit om hoorbare spraak te synthetiseren."
Dus wat betekent dat?

Kortom, deze wetenschappers creëerden en gebruikten een hersenen- machine-interface om synthetische spraak te genereren die natuurlijk klinkt door hersenactiviteit, zoals gemeld door Nicholas Weiler op de website van UCSF. De machine maakte gebruik van neurale activiteit om een virtueel vocaal kanaal te besturen, bestaande uit een computer-gesimuleerde lippen, kaak, tong en strottenhoofd.

"Voor het eerst laat dit onderzoek zien dat we hele gesproken zinnen kunnen genereren op basis van de hersenactiviteit van een persoon, "zei Dr. Chang, volgens de rapportage van Weller. "Dit is een opwindend bewijs van het principe dat we met technologie die al binnen handbereik is, een apparaat moeten kunnen bouwen dat klinisch levensvatbaar is bij patiënten met spraakverlies."
Hoe hebben ze het gedaan?

Voor hun studie gebruikten Chang en zijn team gegevens van vijf patiënten bij wie de hersenen werden gecontroleerd op epileptische aanvallen, zoals gemeld door National Geographic. Elke deelnemer had al arrays van elektroden, elk ongeveer de grootte van een stempel, op het oppervlak van hun hersenen geplaatst. De deelnemers lazen honderden zinnen af terwijl de elektroden hersenactiviteit controleerden en de hersenmachine-interface deze activiteit vertaalde in spraak.

Christian Herff, een postdoctoraal onderzoeker van de Universiteit Maastricht die dergelijke spraakmethoden bestudeert, noemde deze studie een " zeer, zeer elegante benadering. "
Waarom maakt het uit?

Neurologische schade kan volgens UCSF leiden tot een onomkeerbaar verlies van spreekvaardigheid. Dergelijke schade kan komen van traumatisch hersenletsel, beroertes of neurodegeneratieve ziekten, zoals Parkinson. Mensen met spraakstoornissen hebben vaak te maken met apparaten die oog- en gezichtsspierbewegingen gebruiken om hun gedachten letter voor letter te spellen. Deze manier van communiceren is echter vervelend en onnauwkeurig en lijkt niet op natuurlijke spraak.

Het werk van Chang kan daar verandering in brengen. Waar de huidige communicatieapparatuur spraak toestaat met ongeveer 10 woorden per minuut (of minder), maakt het onderzoek van zijn team het mogelijk dat communicatietechnologie dichter bij 100 tot 150 woorden per minuut werkt - de snelheid waarmee de meeste mensen van nature spreken.
Wat komt er nu?

Wetenschappers hebben nog een lange weg te gaan om deze technologie zo nauwkeurig mogelijk te maken, en het is onwaarschijnlijk dat mensen met ernstige schade aan de spraakcentra van de hersenen worden geholpen. Meer levensvatbare gebruikers hebben simpelweg geen controle over hun spraakspieren.

Melanie Fried-Oken, logopedist aan Oregon Health & Science University, vertelde National Geographic dat hoewel dit onderzoek ethische vragen oproept met betrekking tot identiteit en privacy van gedachten , het is ook veelbelovend.

"Zou het niet geweldig zijn om dit te kunnen geven aan een 3-jarige die nu kan communiceren met de omgeving, die het nog niet heeft kunnen doen ?" Fried-Oken vertelde National Geographic. "Net zoals we cochleaire implantaten geven aan [dove] baby's - hetzelfde. Er is hier zoveel potentieel, maar er zijn zoveel neuro-ethische problemen."