In een opmerkelijke stap voorwaarts voor de neurowetenschappen en kunstmatige intelligentie hebben onderzoekers van UC San Francisco en UC Berkeley een brein-computer interface (BCI) ontwikkeld waarmee een verlamde vrouw kan communiceren via een digitale avatar. Het systeem decodeert hersensignalen in gesynthetiseerde spraak en gezichtsuitdrukkingen, waardoor de communicatiemogelijkheden van verlamde personen aanzienlijk worden verbeterd.
- Een verlamde vrouw heeft via een brein-computerinterface (BCI) gecommuniceerd via een digitale avatar;
- Het onderzoek toont aan dat het systeem in staat is om signalen om te zetten in tekst met een snelheid van bijna tachtig woorden per minuut, drie keer sneller dan bestaande technologieën;
- Toekomstige doelen zijn onder andere het maken van een draadloze versie van de BCI om de onafhankelijkheid van de gebruiker en sociale interacties bij verlamde mensen verder te verbeteren.
Een revolutie in communicatie voor mensen met verlamming
De baanbrekende BCI-technologie en het onderzoek, gepubliceerd in Nature, biedt een nieuwe dimensie van communicatie voor verlamde mensen. Het stelt hen in staat om zich niet alleen uit te drukken via gesynthetiseerde spraak, maar ook via gezichtsuitdrukkingen op een digitale avatar. Door hersensignalen te decoderen en om te zetten in deze output, gaat het systeem verder dan de mogelijkheden van bestaande technologieën die zich alleen op spraak richten.
De digitale avatar die door de onderzoekers is gemaakt, is meer dan alleen een kanaal voor spraak. De avatar is gepersonaliseerd voor de gebruiker, met een stem die de stem van voor het letsel weerspiegelt. Gezichtsanimaties worden ook aangestuurd door software die de signalen van de hersenen voor verschillende uitdrukkingen interpreteert. Dit niveau van personalisatie helpt het gevoel van eigenwaarde en identiteit te herstellen dat vaak is aangetast bij mensen met ernstige verlamming.
Benchmark in snelheid en nauwkeurigheid
De BCI die is ontwikkeld door het team van UC San Francisco en UC Berkeley is niet alleen revolutionair in zijn aanpak, maar ook in zijn prestaties. Het ontcijfert hersensignalen met een snelheid van bijna tachtig woorden per minuut en overtreft daarmee de commercieel beschikbare technologie. Deze indrukwekkende snelheid, gecombineerd met een uitgebreide woordenschat, is een grote stap in de richting van het vergemakkelijken van normale gesprekken voor verlamde mensen.
De nauwkeurigheid van het systeem is een andere opmerkelijke prestatie. De computer herkent fonemen, de subeenheden van spraak, in plaats van hele woorden, wat zowel de snelheid als de nauwkeurigheid ten goede komt. Het systeem kan 39 fonemen leren, waardoor het elk woord in het Engels kan ontcijferen. Deze methode maakt het systeem drie keer sneller en nauwkeuriger dan eerdere technologieën.
Stappen op weg naar een door de FDA goedgekeurd systeem voor spraakherstel
Hoewel de doorbraak in het onderzoek belangrijk is, reiken de ambities van het team verder. Edward Chang, MD, voorzitter van de neurologische chirurgie aan de UCSF, ziet deze ontwikkeling als een opstap naar een door de FDA goedgekeurd systeem voor spraakherstel uit hersensignalen. Daarnaast willen de onderzoekers een draadloze versie van de BCI ontwikkelen, die gebruikers meer onafhankelijkheid en sociale interactie biedt.
Het belang van dit onderzoek en de mogelijke invloed ervan op het leven van verlamde mensen kan niet genoeg worden benadrukt. De mogelijkheid om natuurlijker en effectiever te communiceren zou hun levenskwaliteit enorm kunnen verbeteren. De weg naar goedgekeurde, gebruiksvriendelijke BCI die thuis kan worden gebruikt zonder uitgebreide training is echter lang en vol uitdagingen.
Uitdagingen en toekomstige richtingen
Ondanks de veelbelovende resultaten is het belangrijk om te benadrukken dat de technologie nog niet klaar is voor wijdverspreid gebruik. De studies legden de nadruk op een aantal uitdagingen, waaronder de invasiviteit van de hersenimplantaten, de langdurige trainingssessies die nodig zijn voor het kalibreren van de algoritmen en foutenpercentages die wijzen op de noodzaak van verder onderzoek en ontwikkeling.
Het systeem vereist momenteel een bekabelde verbinding met een extern apparaat en de elektroden die in de hersenen geïmplanteerd worden, kunnen na verloop van tijd mogelijk degenereren. Bovendien moet de technologie aangepast kunnen worden aan verschillende individuen en gebruiksvriendelijk genoeg zijn voor thuisgebruik. Het onderzoek benadrukte ook de noodzaak van rigoureus onderzoek en het creëren van permanente oplossingen.
Toch zijn de potentiële voordelen van deze technologie enorm. Als deze uitdagingen overwonnen kunnen worden en de technologie veilig en op grote schaal geïmplementeerd kan worden, zou het een revolutie teweeg kunnen brengen in de communicatie voor mensen met ernstige verlammingen. Het volgende doel voor de onderzoekers is het uitbreiden van de database met gegevens van andere mensen om de prestaties en het aanpassingsvermogen van de algoritmen te verbeteren.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
