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La SLA lui a volé ses capacités linguistiques et l'IA de l'interface cerveau-ordinateur l'a aidé à les récupérer

2024-08-16

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Tencent Technology News, 16 août, selon les médias étrangers, dans une expérience qui a dépassé les attentes, des médecins ont implanté un dispositif d'interface cerveau-ordinateur dans le cerveau de Harrell, un patient atteint de SLA, et ont réussi à capturer ce qu'il essayait d'exprimer linguistiquement. intention. Une technologie avancée d'intelligence artificielle a ensuite été utilisée pour générer une sortie extrêmement proche de la voix originale de Harrell, une réalisation qui a apporté un nouvel espoir aux patients souffrant de troubles de la communication vocale.

Les implants cérébraux offrent de l'espoir aux personnes atteintes de SLA qui perdent la capacité de parler

La sclérose latérale amyotrophique (SLA), également connue sous le nom de sclérose latérale amyotrophique, affecte les cellules nerveuses qui contrôlent les mouvements dans tout le corps. La maladie fait perdre progressivement aux patients la capacité de se tenir debout, de marcher et d’utiliser leurs membres. Parfois, cela peut également amener les patients à perdre le contrôle des muscles utilisés pour la parole, et donc la capacité de communiquer verbalement.

Lorsque Casey Harrell a contracté la SLA il y a quatre ans, il a progressivement perdu la capacité d'interagir intimement avec sa femme et sa fille - qu'il s'agisse de marcher avec sa femme, de tenir sa fille dans ses bras ou simplement de tourner les pages d'un livre. Son épouse, Levana Saxon, a décrit la maladie comme un « voleur dans la nuit », le volant silencieusement de tout.

Pour Harrell, alors âgé de 46 ans, rien n’était plus déchirant que de perdre la capacité de parler. Avant cela, il a chanté une dernière comptine chaleureuse au coucher pour sa fille et a chanté pour la dernière fois les classiques de Whitney Houston au karaoké. J'ai terminé ma dernière présentation Zoom indépendante de ma carrière de militant pour le climat.

Cependant, un changement soudain s’est produit en juillet de l’année dernière. Une équipe de médecins de l'Université de Californie à Davis a implanté chirurgicalement des électrodes dans le cerveau de Harrell pour décoder ses pensées et restaurer sa capacité à communiquer verbalement. Cette décision fait de lui le dernier sujet de test dans un domaine scientifique de pointe qui attire un certain nombre d'entreprises bien financées, dont Neuralink d'Elon Musk, qui travaillent ensemble pour connecter directement le cerveau humain aux ordinateurs.

Dans un rapport encourageant récemment publié dans le New England Journal of Medicine, les chercheurs notent que les résultats expérimentaux de Harrell ont largement dépassé les attentes, établissant une nouvelle norme pour les décodeurs vocaux implantables et soulignant les avantages de tels dispositifs pour les troubles de la parole.

Bien qu'Edward Chang, expert en neurochirurgie à l'Université de Californie à San Francisco, n'ait pas été directement impliqué dans le traitement de Harrell, en tant que pionnier dans le domaine des implants vocaux, il a déploré : "Il s'agit sans aucun doute d'un développement passionnant", a-t-il souligné. Il y a quelques années, ce type de technologie n'était encore qu'un imaginaire de science-fiction, mais aujourd'hui, elle a été « rapidement réitérée et améliorée de jour en jour ».

Peut reconnaître 6 000 mots avec une précision de 97,5 %

L'équipe de traitement a implanté quatre réseaux d'électrodes, qui ressemblent à de minuscules plaques à ongles, dans le cortex cérébral de Harrell. C'était deux fois plus que dans une autre étude récente sur les implants dans la zone de parole des patients SLA. Chaque fois qu'Harrell tente de produire un son à travers des mouvements subtils de ses lèvres, de sa mâchoire et de sa langue, les 64 pointes de chaque réseau capturent avec précision les impulsions électriques des neurones pour faciliter le décodage de son intention.

Trois semaines après l'opération, une équipe de scientifiques s'est réunie dans le salon de Harrell à Oakland, en Californie, pour effectuer une « cérémonie de connexion » sans précédent : connecter de manière transparente les implants délicats à une série d'ordinateurs de haute technologie à l'aide de câbles intelligents. relié à deux piliers métalliques s'étendant du crâne de Harrell.

Après une brève formation informatique, le système a rapidement maîtrisé les schémas de parole de Harrell, et l'implant a immédiatement excellé dans un test de 50 mots, enregistrant et analysant ses intentions avec une précision de 99,6 %.

Cet effet surprenant a obligé les scientifiques à réexaminer leur parcours de recherche et même à éliminer une étape prédéterminée du processus d’analyse préliminaire. Quand Harrell a essayé de demander « À quoi ça sert ? » pour la première fois, même si sa voix tremblait d'excitation, son sourire n'a pas pu cacher ses larmes.

Pour les observateurs, les mots « comment » et « bien » dans la bouche de Harrell peuvent encore être flous, mais pour les électrodes qui pénètrent profondément dans les neurones de son cerveau et qui y sont étroitement liées, ces mots sont très clairs. Sur l'écran, mot à mot, il reflétait fidèlement les mots qu'il avait toujours voulu exprimer au plus profond de son cœur.

L'appareil contourne intelligemment les muscles faciaux de Harrell, limités par la maladie, et puise directement dans son cortex moteur, d'où proviennent les commandes verbales. Sergey Stavisky, pionnier des neurosciences à l'Université de Californie à Davis, a déclaré : « La avancée majeure consiste à implanter avec précision des réseaux plus sophistiqués dans le centre du langage du cerveau, pour atteindre une précision sans précédent. »

Le lendemain, le système a démontré son étonnante capacité, étant capable de reconnaître plus de 125 000 mots avec une précision de 90 %, et pour la première fois de construire avec succès une phrase que Harrell pensait et exprimait de manière totalement autonome. Ce qui est encore plus étonnant, c’est que ces phrases sont transmises avec une voix proche de celle de Harrell, grâce à la simulation approfondie et à la restauration par l’équipe de recherche de ses caractéristiques de discours avant la maladie à l’aide d’entretiens en podcast et d’anciens enregistrements.

"Je recherche un guépard", a déclaré un jour Harrell lors d'un réseau d'essais cliniques co-dirigé par le Dr Leigh Hochberg, neuroscientifique à l'Université Brown et au Département des Anciens Combattants. sa deuxième déclaration spontanée, et son caractère unique ont même conduit l'équipe de recherche à revoir la vidéo, ce qui s'est finalement avéré être une déviation subtile dans le processus de décodage.

Cependant, cette phrase inattendue "Je cherche un guépard" a discrètement envoyé un signal important au médecin présent dans la pièce : l'implant a pu capturer les fragments de langage les plus personnalisés de Harrell - il s'est avéré qu'il s'agissait de sa fille Aya (Aya) vient de rentrer chez elle après avoir enfilé une combinaison guépard, inspirant le désir de son père de participer à ses fantasmes d'enfant. Puis Harrell a poursuivi : "Ma charmante fille, j'attends ce moment depuis trop longtemps."

Alors que les scientifiques continuent de former et d'optimiser le système, sa capacité à reconnaître la voix de Harrell est devenue de plus en plus remarquable. La recherche montre que sur une période de huit mois, Harrell a réussi à prononcer près de 6 000 mots uniques, tandis que l'appareil a maintenu un taux de précision de 97,5 %, ce qui dépasse les performances de nombreuses applications de transcription vocale pour smartphone. Par rapport aux recherches précédentes, il a obtenu un résultat qualitatif. saut. Dans des études précédentes, la précision de reconnaissance de l'implant n'était que d'environ 75 %, ce qui signifie qu'un mot sur quatre pouvait être mal compris.

ChatGPT fournit une assistance et la façon de parler devient plus formelle

Bien que des appareils tels que Neuralink puissent aider au contrôle du curseur, l'implant de Harrell l'a conduit à un niveau de communication linguistique plus large et plus complexe. Le Dr David Brandman, neurochirurgien qui a pratiqué l'opération de Harrell, a déclaré : "Cette technologie a évolué d'une démonstration scientifique à un outil quotidien qui permet à Casey (Harrell) de communiquer en douceur au quotidien. Conversations avec ses amis et sa famille."

Ce bond est en partie dû àChatGPTet d’autres aides provenant de modèles linguistiques avancés d’intelligence artificielle. L'implant de Harrell peut capturer instantanément l'activité des neurones et convertir avec précision les schémas de déclenchement en voyelles et consonnes. L'ordinateur agrège ensuite intelligemment ces fragments sonores en mots, puis construit des phrases, garantissant ainsi que le contenu de sortie est le plus proche de la véritable intention de Harrell.

Dans une récente interview, Harrell a démontré ce processus de première main : pendant de longues pauses, l'ordinateur transformait ses pensées en phrases dans le silence, et il affinait les mots à travers l'écran, se guidant finalement pour produire le son. Cependant, les sons décodés par Harrell semblent plus formels, en raison de la tendance du système à générer des phrases complètes. L'équipe de recherche travaille à l'optimisation de l'algorithme d'intelligence artificielle afin de capturer et de présenter avec plus de précision les phrases uniques et inhabituellement utilisées de Harrell, rendant ainsi la communication plus naturelle et plus fluide.

Ce nouveau rôle a semblé libérer le soi longtemps caché pour Harrell. Lui et son partenaire ont retrouvé le rire et partagé la joie de vivre. Harrell a dit profondément que, tout comme l'apprentissage d'une nouvelle langue peut stimuler des traits de personnalité cachés, son décodeur vocal lui a également permis de retrouver ces éléments de personnalité qui s'étaient progressivement estompés à cause de la maladie, même s'ils étaient légèrement déformés entre les conversions numériques, alors l'authenticité demeure.

Il a mentionné que l'appareil capturait et reproduisait parfois son ancien ton. Ces mots familiers tels que « Quoi de neuf ? » sortaient de son ancienne voix, ce qui le faisait rire et disait : « J'adore cette scène ».

De plus, l'implant cérébral a également élargi la dimension d'expression de Harrell dans la communication et a également affecté le retour de ses paroles de la part de son entourage. Désormais, il peut exprimer librement son amour à sa fille Aya, âgée de cinq ans, et ce transfert d'amour l'encourage également à s'ouvrir davantage à lui.

Harrell a également révélé que le personnel médical qui lui avait rendu visite dans le passé avait souvent interprété à tort ses troubles de la parole comme étant causés par un défaut intellectuel ou auditif, même si la réalité était loin d'être la même. Désormais, non seulement ils ont recommencé à communiquer à un volume normal, mais ils sont également plus délicats et plus respectueux au toucher. À cet égard, même si Harrell se sentait impuissant à l'idée de devoir subir une opération au cerveau en échange de ce changement, "mais j'ai choisi de lâcher prise".

L'implant a également inspiré à Harrell le désir de retourner à la vie sociale et son désir de renouer avec de vieux amis lointains, des amitiés qui s'étaient éloignées à cause de l'inquiétude et de la timidité. Cette fois, a déclaré Harrell, il « les retrouverait d'une manière qui leur soit acceptable », surmontant ainsi la barrière de longue date du silence. "Cela m'a appris le pardon", a-t-il déclaré. "J'ai hâte de leur dire que tout va bien et qu'il est maintenant temps de faire amende honorable."

À l’avenir, il pourrait convenir aux patients souffrant de paralysie sévère

Des questions se posent quant à savoir si l'implant fonctionnera chez les patients présentant une paralysie plus grave. Après tout, même si les capacités linguistiques de Harrell étaient quelque peu dégradées, elles n'étaient pas complètement perdues, ce qui ajoutait à la complexité de l'étude.

De plus, bien que cette technologie ait démontré une utilité considérable, elle n’a pas allégé efficacement le fardeau financier imposé aux patients SLA et à leurs familles. L'épouse de Harrell a révélé que les compagnies d'assurance ne couvriraient le coût des soins que si le patient recevait des soins palliatifs ou arrêtait de travailler et était admissible à Medicaid, une situation qui exacerbait sans doute la frustration des autres patients de renoncer à des traitements qui prolongent la vie.

Melanie Fried-Oken, professeur de neurologie à l'Université de la santé et des sciences de l'Oregon, a souligné que c'est ce mécanisme économique qui exacerbe par inadvertance la tendance à l'appauvrissement des personnes handicapées et limite leur accès et leurs avantages aux technologies médicales de pointe telles que les implants. .

Pour Harrell, vivre dans un monde où la technologie peut connecter les ordinateurs et les cerveaux mais ne peut pas résoudre les problèmes financiers les plus urgents est une expérience émotionnellement complexe. Il a dit sans ambages : « Je me sens à la fois chanceux et en colère !

Dans l'interview, Harrell a parlé de l'amélioration significative de l'efficacité du travail et de l'indépendance après l'opération, ce qui non seulement l'a rendu fier, mais a également renforcé sa détermination à contribuer à la promotion de l'implant. Avant de démarrer l'appareil chaque matin, Harrell espère toujours réveiller le système avec une phrase de test spéciale, généralement des paroles enfouies au plus profond de son cœur.

Les scientifiques travaillent dur pour transformer ce rêve en réalité. Avant cela, Harrell essayait de « réveiller » l'implant avec une mélodie en chantant tous les jours. Récemment, il a sélectionné une vieille chanson classique d'un groupe de Chicago, qu'il appréciait particulièrement, et récitait souvent affectueusement à sa femme : « Si tu me quittes maintenant, tu m'enlèveras la partie la plus précieuse de ma vie ( Compilé). /Cerf doré)