뇌 임플란트, 소프트웨어 안내 연설

우리의 두뇌는 단어를 큰 소리로 말하는 근육이 무력화되더라도 단어를 공식화하는 방법을 기억합니다. 뇌와 컴퓨터의 연결이 언어 복원의 꿈을 현실로 만들고 있습니다.

2023년 8월 23일 - 브루스 골드만 작성

Frank Willett은 Pat Bennett의 뇌 센서에 의해 녹음된 음성 시도를 화면의 단어로 변환하는 소프트웨어를 운영합니다.Steve Fisch

Pat Bennett의 처방은 "아스피린 두어 알을 먹고 아침에 전화하세요"보다 조금 더 복잡합니다. 그러나 그녀의 뇌에 이식된 유아용 아스피린 크기의 센서 4개는 그녀와 다른 사람들을 좌절시키는 상태, 즉 명료하게 말하는 능력의 상실을 해결하는 것을 목표로 합니다. 이 장치는 베넷의 뇌에 있는 몇 개의 음성 관련 영역에서 그녀의 뇌 활동을 해독하고 이를 컴퓨터 화면에 표시되는 텍스트로 변환하는 최첨단 소프트웨어로 신호를 전송합니다.

현재 68세인 베넷(Bennett)은 전직 인사부장이자 한때 승마 선수였으며 매일 조깅을 했습니다. 2012년에 그녀는 운동을 제어하는 ​​뉴런을 공격하여 신체적 약화와 결국 마비를 일으키는 진행성 신경퇴행성 질환인 근위축성 측삭 경화증 진단을 받았습니다.

베넷은 이메일로 진행된 인터뷰에서 "루게릭병(ALS)을 생각할 때 팔과 다리에 미치는 영향을 생각하게 됩니다"라고 썼습니다. “그러나 ALS 환자 그룹에서는 언어 장애로 시작됩니다. 나는 말을 할 수 없습니다.”

일반적으로 ALS는 팔, 다리, 손, 손가락 등 신체 주변부에서 먼저 나타납니다. 베넷의 경우 악화는 일반적인 척수에서가 아니라 뇌간에서 시작되었습니다. 비록 점점 더 어려워지고 있지만 그녀는 여전히 돌아다니고, 옷을 입고, 손가락으로 타이핑을 할 수 있습니다. 그러나 그녀는 말의 구성 요소인 음소 또는 sh와 같은 소리의 단위를 명확하게 발음하기 위해 더 이상 입술, 혀, 후두 및 턱의 근육을 사용할 수 없습니다.

베넷의 뇌는 여전히 이러한 음소를 생성하는 방향을 공식화할 수 있지만 근육은 명령을 수행할 수 없습니다.

2022년 3월 29일, 스탠포드 의대의 신경외과 의사는 베넷의 뇌 표면을 따라 음성 생성과 관련된 두 개의 별도 영역에 두 개의 작은 센서를 각각 배치했습니다. 센서는 피질 내 뇌-컴퓨터 인터페이스(iBCI)의 구성 요소입니다. 최첨단 디코딩 소프트웨어와 결합하여 음성 시도에 수반되는 두뇌 활동을 화면의 단어로 변환하도록 설계되었습니다.

수술 후 약 한 달 후, 스탠포드 과학자 팀은 그녀의 말을 해석하는 소프트웨어를 훈련시키기 위해 매주 2회 연구 세션을 시작했습니다. 4개월 후, Bennett가 시도한 발화는 분당 62단어의 속도로 컴퓨터 화면에서 단어로 변환되었습니다. 이는 BCI 지원 의사소통에 대한 이전 기록보다 3배 이상 빠른 속도입니다.

Pat Bennett은 ALS로 인해 말을 할 수 없게 되었습니다.Steve Fisch

Bennett은 "이러한 초기 결과는 개념을 입증했으며 결국 기술은 말을 할 수 없는 사람들이 쉽게 접근할 수 있도록 따라잡을 것"이라고 썼습니다. "말을 하지 못하는 사람들에게 이것은 그들이 더 큰 세상과 계속 연결되어 있을 수 있고, 아마도 계속 일하고, 친구와 가족 관계를 유지할 수 있다는 것을 의미합니다."

수술을 집도한 외과의사 제이미 헨더슨(Jaimie Henderson) 박사는 베넷의 속도가 영어 사용자 사이의 자연스러운 대화 속도인 분당 약 160단어에 접근하기 시작했다고 말했습니다.

Henderson은 “우리는 뇌 표면의 매우 작은 영역에서 활동을 기록하여 의도한 음성을 해독할 수 있다는 것을 보여주었습니다.”라고 말했습니다.

신경외과의 John과 Jean Blume-Robert 및 Ruth Halperin 교수인 Henderson은 8월 23일 Nature에 발표된 결과를 설명하는 논문의 공동 선임 저자입니다. 그의 공동 선임 저자이자 전기 공학 및 생명 공학 교수인 Krishna Shenoy 박사는 연구가 발표되기 전에 사망했습니다.

Henderson과 Shenoy가 2009년에 공동 설립한 Neural Prosthetics Translational Lab에 소속된 Howard Hughes Medical Institute 직원 과학자인 Frank Willett 박사는 대학원생인 Erin Kunz 및 Chaofei Fan과 연구의 주요 저자를 공유합니다.