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Tencent Technology News、8月16日の海外メディアの報道によると、医師らは予想を上回る実験で、ALS患者のハレルさんの脳にブレイン・コンピュータ・インターフェース装置を埋め込み、彼が表現しようとしていた言語を捉えることに成功したという。意図。その後、高度な人工知能技術を使用して、ハレルさんの本来の声に非常に近い出力が生成され、言語コミュニケーション障害を持つ患者に新たな希望をもたらす成果となりました。

脳インプラントは言語能力を失ったALS患者に希望を与える

筋萎縮性側索硬化症 (ALS) は筋萎縮性側索硬化症としても知られ、体全体の運動を制御する神経細胞に影響を与えます。この病気により、患者は徐々に立つこと、歩くこと、手足を使うことができなくなります。場合によっては、患者が発話に使用される筋肉の制御を失い、口頭でコミュニケーションする能力を失うこともあります。

ケイシー・ハレルさんは4年前にALSに罹患したとき、妻と一緒に歩いたり、娘を腕に抱いたり、ただ本のページをめくるなど、妻や娘と親密に交流する能力を徐々に失った。彼の妻、レヴァナ・サクソンは、この病気を「夜の泥棒」と表現し、黙って彼からすべてを奪った。

当時46歳だったハレルにとって、話す能力を失うことほど悲痛なことはなかった。その前に、彼は娘のために最後に温かい就寝前の童謡を歌い、最後にカラオケでホイットニー・ヒューストンの名曲を大合唱した。気候活動家としての私のキャリアにおける最後の独立したZoomプレゼンテーションを終えました。

しかし、昨年7月に急転直下。カリフォルニア大学デービス校の医師チームは、ハレルの思考を解読し、口頭でコミュニケーションする能力を回復するために、ハレルの脳に電極を外科的に埋め込んだ。この動きにより、同氏は、人間の脳をコンピュータに直接接続するために協力しているイーロン・マスク氏のニューラリンクを含む、資金豊富な多くの企業を惹きつけている最先端の科学分野における最新の被験者となった。

最近ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシンに掲載された心強い報告書で、研究者らは、ハレルの実験結果が予想をはるかに上回っており、埋め込み型音声デコーダの新たな基準を設定し、言語障害に対するこのような装置の利点を強調していると指摘している。

カリフォルニア大学サンフランシスコ校の脳神経外科専門家であるエドワード・チャン氏は、音声インプラント分野の先駆者としてハレル氏の治療には直接関わっていないが、「これは間違いなくエキサイティングな発展だ」と嘆いた。数年前、この種のテクノロジーはまだ SF の空想に過ぎませんでしたが、現在では「急速に反復され、日々改良されています」。

97.5%の精度で6,000語を認識可能

治療チームは、小さな爪板のように見える4つの電極アレイをハレルの大脳皮質に埋め込んだ。これは、ALS患者の言語野へのインプラントに関する別の最近の研究の2倍だった。ハレルが唇、顎、舌の微妙な動きを通じて音を出そうとするたびに、各アレイ上の 64 個のチップがニューロンからの電気信号パルスを正確に捕捉し、ハレルの意図を解読するサポートを提供します。

手術から3週間後、科学者チームがカリフォルニア州オークランドにあるハレル氏の居室に集まり、巧妙なケーブルを使って繊細なインプラントを一連のハイテクコンピューターにシームレスに接続する前例のない「プラグインセレモニー」を行った。ハレルの頭蓋骨から伸びる2本の金属柱に接続されています。

簡単なコンピュータートレーニングの後、システムはハレルの発話パターンをすぐに習得し、インプラントはすぐに 50 単語のテストで優れた成績を収め、彼の意図を 99.6% の精度で記録および解析しました。

この驚くべき効果により、科学者は研究の方向性を再検討し、予備分析プロセスから所定の段階を削除することさえ余儀なくされました。ハレルが初めて「何の役に立つの？」と尋ねようとしたとき、彼の声は興奮で震えていましたが、彼の笑顔は涙を隠すことができませんでした。このシーンは画期的な瞬間になりました。

観察者にとって、ハレルの口から出る「どのように」や「良い」という言葉はまだ不明瞭かもしれないが、彼の脳のニューロンに深く浸透し、それらと密接に接続されている電極にとって、これらの言葉は非常に明確である。彼が心の奥底でずっと伝えたかった言葉を、一言一句、正確にスクリーンに映し出していた。

この装置は、ハレル氏の病気によって制限された顔の筋肉を巧みに回避し、代わりに、そもそも言葉による命令が発生する運動野に直接アクセスする。カリフォルニア大学デービス校の神経科学の先駆者であるセルゲイ・スタビスキー氏は、「鍵となる画期的な点は、より洗練された配列を脳の言語中枢に正確に埋め込み、前例のない精度を達成することだ」と述べた。

翌日、システムは 125,000 語以上を 90% の精度で認識できるという驚異的な能力を発揮し、ハレルが完全に自律的に考えて表現した文章を構築することに初めて成功しました。さらに驚くべきことは、研究チームがポッドキャストのインタビューと古い録音を使用してハレルの発病前の音声特徴を徹底的にシミュレーションし復元したことにより、これらの文章がハレル自身に近い声で伝えられていることです。

「私はチーターを探している」とハレル氏はブラウン大学の神経科学者リー・ホックバーグ博士と退役軍人省が共同で主導した臨床試験ネットワークでかつて言った。これはユニークで予想外の表現だった。彼の 2 番目の自発的な発話、そしてそのユニークさから研究チームがビデオを再検討することになり、最終的には解読プロセスにおける微妙な逸脱であることが確認されました。

しかし、この予期せぬ言葉「チーターを探しています」は、部屋の医師に重要な信号を静かに送りました。インプラントはハレルの最も個人的な言語の断片を捕捉することができました。それは彼の娘のアヤ（アヤ）であることが判明しました。チーターの着ぐるみに着替えて家に帰ったところだったので、子供っぽい空想に参加したいという父親の願望が刺激されました。そして、ハレルはこう続けた。「私の愛しい娘よ、私はこの瞬間を長い間待っていました。」

科学者がシステムのトレーニングと最適化を続けるにつれて、ハレルの声を認識するその能力はますます優れています。研究によると、ハレルは 8 か月間で約 6,000 の固有の単語を話すことに成功し、その一方でデバイスは 97.5% の正確率を維持し、これは多くのスマートフォンの音声文字起こしアプリケーションのパフォーマンスを上回り、以前の研究と比較して定性的な結果を達成しました。飛躍する。以前の研究では、インプラントの認識精度はわずか約 75% で、これは 4 単語に 1 単語が誤解される可能性があることを意味します。

ChatGPT がサポートし、話し方がよりフォーマルになります

Neuralink などのデバイスはカーソル制御を補助できますが、ハレルのインプラントにより、ハレルはより広範で複雑なレベルの言語コミュニケーションを行うことができました。ハレルさんの手術を執刀した脳神経外科医のデビッド・ブランドマン博士は、「このテクノロジーは科学的な実証から、ケイシー（ハレル）が毎日スムーズにコミュニケーションできるようにする日常的なツールへと進化した。友人や家族との会話だ」と語った。

この飛躍の原因の一部は、チャットGPT高度な人工知能言語モデルによるその他の支援。ハレルのインプラントは、ニューロンの活動を瞬時に捕捉し、発火パターンを母音と子音に正確に変換し、コンピューターがこれらの音声の断片を巧みに単語に集約して、出力内容がハレルの真の意図に最も近いものになるように文を構築します。

最近のインタビューで、ハレルはこのプロセスを直接実演しました。長い休止の間、コンピューターは沈黙の中で彼の考えを文章に織り込み、彼は画面を通して言葉を微調整し、最終的には自分自身を誘導して音を出しました。ただし、ハレルのデコードされた音声は、システムが完全な文を生成する傾向があるため、より形式的に見えます。研究チームは、ハレル氏のユニークで珍しいフレーズをより正確に捉えて提示し、コミュニケーションをより自然でスムーズにするために、人工知能アルゴリズムの最適化に取り組んでいます。

この新しい役割は、ハレルにとって長い間隠されていた自己を解き放ったように見え、彼と彼のパートナーは笑いを取り戻し、人生の喜びを分かち合いました。ハレル氏は、新しい言語を学ぶことで隠れた性格特性が刺激されるのと同じように、スピーチデコーダーを使用することで、たとえデジタル変換の間にわずかに変形していたとしても、病気によって徐々に薄れてしまった性格要素を取り戻すことができ、信頼性は保たれると深く語った。

彼は、この装置が時々彼の昔の口調を捉えて再現し、「どうしたの？」などの懐かしい言葉が彼の昔の声から流れ出て、「このシーンが大好きだ」と笑ったと述べた。

さらに、脳インプラントはコミュニケーションにおけるハレルの表現の次元を広げ、彼の言葉に対する周囲の人々からのフィードバックにも影響を与えました。今では、彼は 5 歳の娘アヤに自由に愛を表現できるようになり、この愛の伝達によって、アヤも彼に対してさらに心を開くようになりました。

ハレル氏はまた、過去に彼を訪問した医療スタッフが、現実はそうではなかったにもかかわらず、彼の言語障害が知的または聴覚の欠陥によって引き起こされたものであると誤解することが多かったことも明らかにした。今では、通常の音量でコミュニケーションを再開しただけでなく、触れ合うときもより繊細で敬意を持って接するようになりました。この点に関して、ハレルさんは、この変化と引き換えに脳の手術を受けなければならないことに無力さを感じていたが、「しかし、私は手放すことを選択した」と述べた。

このインプラントはまた、ハレルさんの社会生活への復帰への切望と、遠く離れた旧友、心配や内気さのために遠ざかっていた友情と再会したいという彼の願望を刺激した。今回、ハレル氏は「彼らが受け入れられる形で彼らと再会」し、長年の言葉を失った壁を埋めるだろうと語った。 「それは私に許しについて教えてくれた。すべては大丈夫、今は償いをする時だ、と彼らに伝えるのを楽しみにしている」と彼は語った。

将来的には重度の麻痺患者にも適応される可能性がある

このインプラントが、より重度の麻痺のある患者にも機能するかどうかについては疑問がある。結局のところ、ハレルの言語能力は多少低下していましたが、完全に失われていたわけではなく、研究はさらに複雑になりました。

さらに、この技術は重要な有用性を示していますが、ALS 患者とその家族にかかる経済的負担を効果的に軽減することはできませんでした。ハレルさんの妻は、保険会社が治療費を負担するのは患者がホスピスケアを受けるか、仕事を辞めてメディケイドの資格がある場合に限られると明らかにしたが、この状況が延命治療を断念する他の患者のフラストレーションをさらに悪化させたのは間違いない。

オレゴン健康科学大学の神経学教授メラニー・フリード・オーケンは、障害者の貧困傾向を図らずも悪化させ、インプラントなどの最先端の医療技術の機会へのアクセスや恩恵を制限しているのはこの経済メカニズムであると指摘した。 。

ハレルにとって、テクノロジーがコンピューターと脳を結びつけることはできても、最も差し迫った経済的危機を解決できない世界で生きることは、感情的に複雑な経験だ。彼は率直にこう言った。「私は幸運を感じていると同時に怒りを感じています！」

インタビューの中で、ハレル氏は手術後の作業効率と自立性が大幅に向上したことについて語り、それを誇りに思うだけでなく、インプラントの推進に貢献するという決意を強めました。ハレルは毎朝デバイスを起動する前に、特別なテスト フレーズ (通常は心の奥底に埋め込まれた歌詞) でシステムを起動したいと常に考えています。

科学者たちはこの夢を現実にするために懸命に取り組んでいます。これに先立ち、ハレル氏は毎日歌うことでインプラントをメロディーに合わせて「目覚めさせよう」と試みた。最近、彼はシカゴのバンドの古典的な古い曲を選び、その中で特に気に入った曲の 1 つを、愛情を込めて妻によく唱えていました。 /金鹿)