脳インプラント、ソフトウェアガイド音声

私たちの脳は、言葉を発声するための筋肉が機能不全に陥ったとしても、言葉を組み立てる方法を覚えています。 ブレインコンピューターの接続により、言語を回復するという夢が現実になりつつあります。

2023 年 8 月 23 日 - ブルース・ゴールドマン著

フランク・ウィレットは、脳内のセンサーによって記録されたパット・ベネットのスピーチの試みを画面上の言葉に翻訳するソフトウェアを操作しています。スティーブ・フィッシュ

パット・ベネットの処方箋は、「アスピリンを数錠飲んで、朝電話してください」よりも少し複雑です。 しかし、彼女の脳に埋め込まれた赤ちゃんアスピリン大のセンサーのカルテットは、彼女や他の人たちをイライラさせている症状、つまり明瞭に話す能力の喪失に対処することを目的としている。 これらのデバイスは、ベネットさんの脳内のいくつかの音声関連領域から最先端のソフトウェアに信号を送信し、そのソフトウェアが彼女の脳活動をデコードし、それをコンピュータ画面に表示されるテキストに変換します。

現在68歳のベネットは元人事部長で、かつては馬術選手でもあり、毎日ジョギングをしていた。 2012年、彼女は筋萎縮性側索硬化症と診断された。筋萎縮性側索硬化症は、運動を制御するニューロンを攻撃し、身体的な衰弱と最終的には麻痺を引き起こす進行性の神経変性疾患である。

「ALSについて考えるとき、腕と脚への衝撃を思い浮かべます」とベネット氏は電子メールで行われたインタビューで書いた。 「しかし、ALS患者のグループでは言語障害から始まります。 話すことができません。」

通常、ALS は最初に身体の末梢、つまり腕と脚、手と指に現れます。 ベネットさんの場合、悪化は典型的な脊髄ではなく、脳幹から始まりました。 彼女は、難易度は上がっていますが、まだ動き回ったり、服を着たり、指を使って入力したりすることができます。 しかし、彼女はもはや、唇、舌、喉頭、顎の筋肉を使って、音声の構成要素である音素、または「sh」などの音の単位を明確に発音することができません。

ベネットさんの脳は依然としてこれらの音素を生成するための指示を組み立てることができますが、彼女の筋肉はその命令を実行することができません。

2022年3月29日、スタンフォード医学の神経外科医は、ベネットさんの脳の表面に沿って、音声生成に関係する2つの別々の領域にそれぞれ2つの小さなセンサーを設置した。 センサーは、皮質内脳コンピューター インターフェイス (iBCI) のコンポーネントです。 最先端のデコード ソフトウェアと組み合わせることで、発話の試みに伴う脳活動を画面上の言葉に翻訳するように設計されています。

手術から約 1 か月後、スタンフォード大学の科学者チームは、彼女のスピーチを通訳するソフトウェアを訓練するために週 2 回の研究セッションを開始しました。 4 か月後、ベネット氏が試みた発話は、1 分あたり 62 語の速度でコンピュータ画面上で単語に変換されました。これは、BCI 支援コミュニケーションのこれまでの記録の 3 倍以上の速さです。

パット・ベネットさんはALSのため話す能力を失っています。スティーブ・フィッシュさん

「これらの初期結果はコンセプトを証明しており、最終的にはテクノロジーが追いついて、話すことができない人でも簡単にアクセスできるようになるでしょう」とベネット氏は書いている。 「非言語的な人々にとって、これは、より大きな世界とのつながりを維持し、おそらく仕事を続け、友人や家族の関係を維持できることを意味します。」

手術を執刀した外科医のジェイミー・ヘンダーソン医師によると、ベネットさんのペースは、英語話者同士の自然な会話の1分あたり約160語の速度に近づき始めているという。

「脳表面の非常に小さな領域の活動を記録することで、意図された音声を解読できることがわかった」とヘンダーソン氏は述べた。

脳神経外科のジョン・ブルーム・ロバート・ハルペリン教授、ルース・ハルペリン教授であるヘンダーソン氏は、8月23日に『Nature』誌に掲載されたこの結果を説明する論文の共同上級著者である。 彼の共同上級著者であり、電気工学および生物工学の教授であるクリシュナ・シェノイ博士は、この研究が出版される前に亡くなった。

ヘンダーソン氏とシェノイ氏が2009年に共同設立した神経補綴トランスレーショナル・ラボに所属するハワード・ヒューズ医学研究所のスタッフ科学者であるフランク・ウィレット博士は、大学院生のエリン・クンツ氏およびチャオフェイ・ファン氏とこの研究の筆頭著者を共有している。