Cấy ghép não cho phép chuyển suy nghĩ thành lời nói

Điều quan trọng là phương pháp đằng sau thiết bị cấy ghép mới có thể làm tăng đáng kể số lượng từ mỗi phút mà một người bị liệt có thể giao tiếp. Đối tượng kiểm tra bị liệt mất khả năng nói thông thường trong một cơn đột quỵ

Về phần viết, người đàn ông chỉ có vốn từ vựng 50 từ và có thể giao tiếp với tốc độ chậm 15 từ mỗi phút, rõ ràng là chậm hơn nhiều so với cách nói thông thường - trợ lý giáo sư Chethan Pandarinath, khoa Kỹ thuật y sinh, Đại học Emory giải thích trong báo cáo.

Một số thiết bị hiện đại dựa vào chuyển động của đầu hoặc mắt để giúp những người bị liệt giao tiếp và đánh vần các từ. Một số ít thiết bị thậm chí còn cho phép người dùng điều khiển con trỏ máy tính chỉ bằng suy nghĩ.

Điều này tốt hơn là không có gì, nhưng nhóm của bác sĩ giải phẫu thần kinh Edward Chang, Đại học California (UCSF, Mỹ) muốn xây dựng một giải pháp tốt hơn mang lại một số khả năng giao tiếp cho người đàn ông được đặt tên mã là BRAVO1 (vì yêu cầu ẩn danh). Tên “mã” đề cập đến trạng thái đầy triển vọng của người này như là đối tượng đầu tiên trong số những đối tượng sắp tới trong nghiên cứu có tên gọi BRAVO (giao diện Não - Máy tính Phục hồi cánh tay và giọng nói).

BRAVO1 đã ngoài 30 tuổi và bị liệt khiến ông không thể nói được kể từ khi một cơn đột quỵ nghiêm trọng ập đến 15 năm trước. Chang giải thích: “Cơn đột quỵ khiến bệnh nhân gần như bị liệt hoàn toàn ở tay và chân cũng như cụm cơ thanh quản. Tệ hơn nữa là cơn đột quỵ chấm dứt khả năng nói tự nhiên của bệnh nhân. Nhưng điều may mắn là vùng não điều khiển giọng nói vẫn hoàn toàn tốt. Suy nghĩ về cách tận dụng điều này, nhóm nhà khoa học của Chang chuyển sang một hệ thống mà họ thiết kế để xác định chùm tín hiệu não liên kết với ý chí cá nhân để nói những từ khác nhau.

Tiến sĩ Edward Chang, một nhà giải phẫu thần kinh tại UCSF, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết: “Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là minh chứng thành công đầu tiên về việc giải mã trực tiếp các từ đầy đủ từ hoạt động não của người bị liệt và không thể nói được. Nó cho thấy triển vọng trong nỗ lực khôi phục khả năng giao tiếp bằng cách khai thác vào cơ chế giọng nói tự nhiên của não. Thế nhưng, chúng tôi không biết liệu các lệnh nói trong não có còn hoạt động sau 15 năm nữa hay không. Và ngay cả khi chúng ta có thể hồi sinh những tín hiệu não không hoạt động đó cho lời nói, liệu chúng ta có thể thực sự dịch những tín hiệu đó thành từ đầy đủ không?”.

Thiếu câu trả lời, nhóm nghiên cứu đã cấy cảm biến lên bề mặt não của BRAVO1. Sau đó, một máy tính được liên kết với cảm biến phân tích các mẫu trong hoạt động điện được tạo ra khi BRAVO1 cố gắng thốt ra 50 từ khác nhau.

Sau một thời gian, BRAVO1 học được cách tạo ra các từ trên màn hình máy tính một cách đáng tin cậy, vì vậy nhóm bắt đầu thực hiện thử thách mới: câu. Lúc đầu thiếu độ chính xác, vì vậy nhóm nghiên cứu thực hiện một chương trình mới được thiết kế để đánh giá ngữ cảnh của từng từ khi người đàn ông cố gắng nói. Theo một cách nào đó, nó không khác gì phần mềm nhắn tin trên điện thoại thông minh của bạn.

“Vì vậy, ví dụ, nếu một từ không được giải mã chính xác, chức năng tự động sửa lỗi có thể sửa lại nó”, Chang cho biết trong báo cáo. Nhưng cho đến khi tốc độ 14 từ/phút được cải thiện thành 50 từ/phút (và hơn thế nữa), cần có nhiều nghiên cứu hơn nữa để giúp những người như người đàn ông đầu tiên trong nghiên cứu BRAVO có được sức mạnh quan trọng của con người trong giao tiếp liền mạch. UCSF có một đoạn video về người đàn ông sử dụng thiết bị.

Nhóm nghiên cứu viết: “Chúng tôi đã giải mã các câu từ hoạt động vỏ não của người tham gia trong thời gian thực với tốc độ trung bình là 15,2 từ mỗi phút, với tỷ lệ lỗi từ trung bình là 25,6%. Chúng tôi phát hiện 98% nỗ lực của người tham gia để tạo ra các từ riêng lẻ và chúng tôi phân loại các từ với độ chính xác 47,1% bằng cách sử dụng tín hiệu vỏ não ổn định trong suốt 81 tuần nghiên cứu”. Cuối cùng, bệnh nhân giúp nhóm nghiên cứu tạo ra một từ vựng dài 50 từ bao gồm các từ như có, không, gia đình, sạch sẽ và y tá. Chúng được mở rộng thành những câu đầy đủ như Không, tôi không khát”.

David Moses, kỹ sư tại phòng thí nghiệm của Chang, bình luận: “Đây là cột mốc công nghệ quan trọng đối với người không thể giao tiếp tự nhiên và nó cho thấy tiềm năng của phương pháp trong việc mang lại tiếng nói cho những người bị liệt nặng và mất khả năng nói”.

Chang giải thích: “Thử nghiệm này mới chỉ là bước khởi đầu. Về mặt phần cứng, chúng tôi cần xây dựng các hệ thống có độ phân giải dữ liệu cao hơn để ghi lại nhiều thông tin hơn từ não và nhanh hơn. Về mặt thuật toán, cần có hệ thống có thể chuyển các tín hiệu rất phức tạp từ não thành giọng nói, không phải văn bản mà thực sự là lời nói bằng miệng, có thể nghe được”.