სავარაუდოდ, ამერიკელი მეცნიერები მალე შეძლებენ იმ ადამიანების დახმარებას, ვინც ტრავმის ან ავადმყოფობის შედეგად მეტყველების უნარი დაკარგა. ამაში მათ ეხმარება სპეციალური თვითნასწავლი ნერვული ქსელების ინტერფეისი.

როგორია ტენდენცია?

თავის ტვინის ტრავმულმა დაზიანებებმა, ნევროლოგიურმა დაავადებებმა, ინსულტმა და ჯანმრთელობის სხვა სირთულეებმა უამრავ ადამიანს მეტყველების უნარი წაართვა. იმ შემთხვევაშიც კი, თუ მათ სიტყვები ესმით და იციან რის თქმაც სურთ, მათი სხეული არ აძლევს ამის საშუალებას.

მკვლევარებმა კალიფორნიიდან წარმოადგინეს ახალი "ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისი" (BCI), რომელიც ტვინის სიგნალებს სიტყვებად გარდაქმნის. ორი ადამიანი, ვისაც დამოუკიდებლად საუბარი არ შეეძლო, ამ მოწყობილობებმა უზრუნველჰყო ოთხჯერ უფრო სწრაფი „მეტყველების“ უნარით, ვიდრე წინამორბედ აპარატებს შეეძლოთ.

ვის დაუბრუნეს მეცნიერებმა მეტყველების უნარი?

პირველი პაციენტი არის პეტ ბენეტი, 68 წლის. 10 წელზე ცოტა მეტი ხნის წინ მას დაუსვეს ამიოტროფული გვერდითი სკლეროზის დიაგნოზი. დაავადების პროგრესირებასთან ერთად, მან კუნთების მოძრაობის უნარი დაკარგა, რომელიც საჭიროა მკაფიოდ მეტყველებისთვის. ჯერჯერობით შეუძლია თითებით ბეჭდვა, მაგრამ ეს პროცესიც უფრო და უფრო უძნელდება.მეორე პაციენტი არის ენ ჯონსონი. 2005 წელს მან ინსულტი გადაიტანა, რის შემდეგაც მთლიანად პარალიზებული იყო. ახლა ის 47 წლისაა, იყენებს დამხმარე მოწყობილობას იმისთვის, რომ სიტყვები წუთში 14 სიტყვის სიჩქარით წარმოთქვას. შედარებისთვის, საუბრის საშუალო სიჩქარე წუთში 150 სიტყვაა.ახალი BCI-ს მეშვეობით, ბენეტმაც და ჯონსონმაც წუთში 60-80 სიტყვის წარმოთქმის საშუალო სიჩქარით "მეტყველების" უნარი დაიბრუნეს. ინტერფეისები იყენებენ ტვინის იმპლანტებისა და შესაბამისი კომპიუტერული ალგორითმების კომბინაციას, რომელიც მათ აზრებს ტექსტად აქცევს. აქედან გამომდინარე, დაფიქსირდა BCI-ის ახალი რეკორდი, რადგან წინა რეკორდი წუთში 18 სიტყვას არ აღემატებოდა.

ბენეტისთვის სისტემა შეიმუშავა სტენფორდის უნივერსიტეტის სპეციალისტების გუნდმა, ხოლო ჯონსონისთვის - კალიფორნიის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა, სან ფრანცისკოში. 23 აგვისტოს ორივე გუნდმა გამოაქვეყნა კვლევა ჟურნალ Nature-ში.

როგორ მოამზადეს ინტერფეისი პეტ ბენეტისთვის

2022 წელს პეტ ბენეტს ტვინის გარე შრეში ოთხი სენსორი ჩაუნერგეს. ისინი თავის ქალას ოქროს მავთულის საშუალებით უკავშირებიან, რომლის მეშვეობითაც ამავდროულად უერთდებიან კომპიუტერს. 25 4-საათიანი სეანსის განმავლობაში, პაციენტი ცდილობდა მონაცემთა დიდი ნაკრებიდან წინადადებების გამეორებას.

ამ სეანსების დროს ტვინის აქტივობის გაანალიზებით, კომპიუტერულმა ალგორითმმა დაადგინა, როგორ გამოიყურებოდა ბენეტის ტვინი, როდესაც ის ინგლისურ ენაში 39 ძირითადი ფონემიდან (ხმოვანი ერთეული) რომელიმეს წარმოთქმას ცდილობდა. ახლა, როდესაც ბენეტს ლაპარაკი სურს, თავის ტვინის აქტივობის საფუძველზე BCI სავარაუდო სიტყვებს უგზავნის ენის მოდელს, ის კი მათ ეკრანზე აჩვენებს. იმ შემთხვევაში, თუ ლექსიკა შემოიფარგლება 50 სიტყვით, BCI-ის გამოყენების დროს, შეცდომის მაჩვენებელი არის 9.1%. 125 ათასი სიტყვის შემთხვევაში კი, ეს მაჩვენებელი 23,8%-მდე იზრდება.თითქოს, არაა წარმატების მაჩვენებელი, მაგრამ დიდი წინგადადგმული ნაბიჯი გახლავთ. სიჩქარის წინა რეკორდის შესბამისად BCI-ს საშუალო ცდომილების მაჩვენებელი 25% იყო 50 სიტყვის მარაგით.

ენ ჯონსონის ინტერფეისი 

ენ ჯონსონთან მომუშავე გუნდმა მისი ტვინის ზედაპირზე მხოლოდ ერთი სენსორი მოათავსა. თუმცა, ის დაახლოებით იმავე რაოდენობის ელექტროდებს შეიცავდა, როგორც სტენფორდის ჯგუფის მიერ შემუშავებული ოთხი მოწყობილობა. სწავლება მიმდინარეობდა ანალოგიური მეთოდით. ექსპერიმენტის ბოლოს მოდელს შეეძლო ფორმულირების ამოცნობა წუთში 78 სიტყვის საშუალო სიჩქარით, ცდომილების სიხშირით 25,5%.სან-ფრანცისკოში მდებარე კალიფორნიის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა დამატებითი ნაბიჯი გადადგეს. იმის ნაცვლად, რომ უბრალოდ აჩვენონ სიტყვები ეკრანზე, მათ სისტემა გააერთიანეს ჯონსონის სახის ციფრულ ავატართან (ტვინის აქტივობის შემუშავებული ანალიზით) და სინთეტური ხმით (ხელოვნურმა ინტელექტმა ის ინსულტამდე პაციენტის ვიდეოჩანაწერზე დაყრდნობით შექმნა).

კვლევის პერსპექტივები

სენსორების იმპლანტაციისთვის პაციენტებს დასჭირდათ ტვინის სარისკო ოპერაცია. მეტყველებაში შეცდომების მაჩვენებელი საკმაოდ მაღალი რჩება. ამ დროისთვის ორივე სისტემის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ ლაბორატორიულ პირობებში.

თუმცა, მეცნიერები აგრძელებენ უსადენო BCI-სა და ხელოვნურ ინტელექტზე უწყვეტ მუშაობას. დროთა განმავლობაში, ეს ტექნოლოგიები ციფრულ ავატარებთან და გაუმჯობესებულ სინთეტურ ხმასთან ერთად, უამრავ ადამიანს დაეხმარება ისეთივე მარტივი და ექსპრესიული კომუნიკაციის უნარი ჰქონდეთ, როგორიც ტრავმამდე ან ავადმყოფობამდე იყო. შესაძლოა, მომავლის იდეალურ ინტერფეისებს დაერქვათ პირველი პაციენტებისა და გამომცდელების სახელები - პეტ ბენეტი და ენ ჯონსონი.