Nový sken mozku umí rozeznat jednotlivá slova lidské reči

- Technologie autor: Ladislav Loukota

Není možná daleko den, kdy se pacienti s pokročilou sklerózou (ALS) dočkají zcela nového pomocníka. Nová studie totiž s pomocí technologie skenování mozkové aktivity, strojového učení a syntezátorů řeči proměnila mozkovou činnost ve srozumitelnou řeč. Byť to ještě automaticky neznamená, že vědci dovedou číst slova, která si pacient "představuje", mohl by výzkum právě k takovému cíli výrazně napomoct.

Ilustrační snímek

Ilustrační snímek,zdroj: Profimedia.cz

Amyotrofická laterální skleróza je progresivním neurogedenerativním onemocněním mozku, které u svých pacientů způsobuje pomalou, leč nevyhnutelnou degradaci svalstva. Postupná svalová slabost se přeměňuje v atrofii a nakonec vede až ke ztrátě motoriky a upoutání na lůžko. Typicky choroba nakonec znamená i ztrátu řeči, několik lidí v historii - například astrofyzik Stephen Hawking – se však již dočkali způsobů, jak záchvěvy posledních svalů přetavit v řeč. Podobný postup je však drahý, nemotorný a náročný. Vzhledem k tomu, že ALS stále neumíme vyléčit, se věda zaměřuje alespoň na to, jak pacientům pomoct mírnit dopady choroby.

Nyní tomu zřejmě napomůže i výzkum týmu Nimi Mesgaraniho, neurovědce z Kolumbijské univerzity. Tomu se totiž podařilo sestavit zařízení, které rekonstruuje řeč na základě neurální aktivity. Stále nejde o "skutečné" čtení mysli – tak daleko ještě naše schopnost interpretovat mozkovou aktivitu nesahá. Práce však byla s to identifikovat vznikající mozkovou aktivitu pacienta, který poslouchal cizí mluvenou řeč z nahrávky. Systém umělé inteligence pak dovedl mozkové vlny zpětně přetlumočit do pravděpodobných slov a následně tato přehrát syntetickým hlasem.

Výzkumníci ve studii využili pět pacientů s epilepsií, kterým byly v rámci jiné studie implantovány mikroelektrody. Pomocí invazivní elektrokortikografie (snímání elektrické aktivity mozku pomocí mikroelektrod) participanti poslouchali čtení jednoduchých slov, například číslovek, které pak za ně odříkával systém strojové inteligence na základě odečítané mozkové aktivity.

Úspěšnost se pohybovala kolem 75 procent. Nutno také zmínit, že syntezátory postrádaly běžnou lidskou výslovnost – rozhodně k dokonalosti mají stále daleko. Nahrávky počítání si ostatně můžete poslechnout zde, u čtvrtého modelu rekonstrukce už ovšem není valný problém rozeznat některá jednotlivá slova.

Pro běžné užití je tedy vynález poněkud nedostatečný. Umí totiž momentálně "jenom" znovu říct to, co pacient (a kdokoliv v jeho okolí) slyší z primární nahrávky. Ke skutečné klinické aplikaci by bylo potřeba vyvinout systém, který dovede v mozku rozeznat slova, jak si je "představuje" sám pacient – a ideálně je ještě vyčistit pro srozumitelnější výslovnost. Práce ale rozhodně staví nové základy k tomu, abychom jednou mohli právě takového milníku dosáhnout. Nelze nakonec předpokládat, že můžeme v mozku slova odhalit před tím, než zjistíme, která mozková aktivita se slovy koresponduje.

Otevřená mysl v novém významu

Za posledních několik měsíců je to již několikátý pokrok, který slibuje výrazně pomoci pacientům upoutaným vlivem nehody či degenerativní choroby na lůžko. Jenom na podzim se objevily podobné implantáty, které mohou mozkovou aktivitu (tentokrát představující "pohyb ruky" také u ochrnutých pacientů) přetlumočit v pohyb kurzoru myši na obrazovce běžného počítače. Poprvé se tak paraplegici dočkali svého druhu "řeči" a možnosti ve svém stavu komunikovat běžně textem, popřípadě brouzdat po internetu.

Jen pár týdnů předtím se objevily dvě další práce, které jiným druhem implantátu posílily regeneraci míchy a umožnily lidem s fyzickým poškozením páteře postavit se na nohy. Ani v jednom případě není aplikace podobného neuroimplantátu jednoduchý úkol, jde stále o vysoce experimentální medicínu.

Dalo by se nicméně rozhodně říct, že (i přes medializovaný čínský výzkum s geneticky modifikovanými dětmi), že minulý rok "patřil" nejrůznějším mozkovým či tělesným implantátům. Ať už to bylo zrychlení regenerace nervů v další studii na zvířatech, nová generace kochleárních implantátů  pro neslyšící nebo dokonce umělé posílení paměti, vynálezy jako tyto v roce 2018 notně pokročily dopředu.

Pacient z Mayo Clinic

Pacient z Kliniky Mayo,zdroj:Mayo Clinic

Nešlo samozřejmě ani o skokový posun ani o překonání přirozených schopností organismu. Například zmíněná studie kliniky Mayo, která "rozchodila" paraplegiky, byla (včetně předešlých prací stejného druhu) ve vývoji celou poslední dekádu. Rovněž se není třeba obávat, že si lidé začnou z těla rvát své jazyky či páteře, aby je nahradili umělými implantáty. Implantáty slibují pomoci lidem s nějakou dysfunkcí alespoň trochu obnovit běžné fungování, příroda však bude mít ještě dlouho navrch.

Zdá se však, že se konečně začínají naplňovat vize z 80. a 90. let, kdy vědci slibovali těžký úraz či chronickou degradace nervového systému "obejít" právě s pomocí takovýchto vynálezů. Bude-li tento trend pokračovat i v tomto a následujícím roce, získá sousloví "otevřená mysl" možná zcela nový význam.

Studie byla publikována v Scientific Reports.

Tagy: věda a technika věda a poznání inovace a technologie neurologie