2024-08-16
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집중하다
8월 16일 외신에 따르면 텐센트 테크놀로지 뉴스(Tencent Technology News)는 예상을 뛰어넘는 실험에서 의사들이 ALS 환자 하렐(Harrell)의 뇌에 뇌-컴퓨터 인터페이스 장치를 이식해 그가 표현하려는 내용을 성공적으로 포착했다고 보도했다. 의도. 그런 다음 고급 인공 지능 기술을 사용하여 Harrell의 원래 목소리에 매우 가까운 출력을 생성했으며, 이는 언어 의사소통 장애가 있는 환자에게 새로운 희망을 가져다 준 성과입니다.
근위축성 측삭 경화증(ALS)은 근위축성 측삭 경화증으로도 알려져 있으며 몸 전체의 움직임을 제어하는 신경 세포에 영향을 미칩니다. 이 질병으로 인해 환자는 서고, 걷고, 사지를 사용하는 능력을 점차적으로 상실하게 됩니다. 때로는 환자가 말하기에 사용되는 근육에 대한 통제력을 상실하여 언어로 의사소통하는 능력을 상실할 수도 있습니다.
Casey Harrell이 4년 전 ALS에 걸렸을 때, 그는 아내와 함께 걷고, 딸을 품에 안고 책을 넘기는 것에서부터 아내 및 딸과 친밀하게 소통하는 능력을 점차 상실했습니다. 그의 아내 레바나 색슨(Levana Saxon)은 이 질병이 "밤의 도둑"이라고 말하면서 조용히 그에게서 모든 것을 빼앗아갔습니다.
당시 46세였던 Harrell에게 말하는 능력을 잃는 것보다 더 가슴 아픈 일은 없었습니다. 그 전에 그는 딸을 위해 마지막으로 따뜻한 취침 전 동요를 불렀고, 노래방에서 마지막으로 휘트니 휴스턴의 명곡을 불렀습니다. 기후 운동가로서의 내 경력 중 마지막 독립 Zoom 프레젠테이션을 마쳤습니다.
그러나 지난해 7월 갑자기 좋은 방향으로 반전됐다. 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 의사팀은 Harrell의 뇌에 전극을 외과적으로 이식하여 그의 생각을 해독하고 언어적 의사소통 능력을 회복시켰습니다. 이러한 움직임으로 인해 그는 인간의 두뇌를 컴퓨터 연결과 직접 연결하기 위해 협력하고 있는 Elon Musk의 Neuralink를 포함하여 자금이 풍부한 여러 회사를 끌어들이고 있는 최첨단 과학 분야의 최신 테스트 대상이 되었습니다.
최근 New England Journal of Medicine에 발표된 고무적인 보고서에서 연구자들은 Harrell의 실험 결과가 기대치를 훨씬 뛰어넘어 이식형 음성 디코더에 대한 새로운 표준을 설정하고 언어 장애에 대한 이러한 장치의 엄청난 잠재력을 강조했다고 지적했습니다.
샌프란시스코 캘리포니아 대학의 신경외과 전문가인 에드워드 장(Edward Chang)은 하렐의 치료에 직접 관여하지는 않았지만 음성 임플란트 분야의 선구자로서 “이것은 의심할 여지 없이 흥미로운 발전이다”라고 한탄했다. 몇 년 전만 해도 이런 기술은 여전히 공상과학의 상상에 불과했지만 지금은 "나날이 빠르게 반복되고 개선되고 있습니다."
치료팀은 Harrell의 대뇌 피질에 작은 손톱판처럼 보이는 4개의 전극 어레이를 이식했습니다. 이는 ALS 환자의 언어 영역에 대한 최근의 다른 이식 연구보다 두 배나 많은 것입니다. Harrell이 입술, 턱, 혀의 미묘한 움직임을 통해 소리를 생성하려고 시도할 때마다 각 배열의 64개 팁은 뉴런의 전기 신호 펄스를 정확하게 포착하여 그의 의도를 해독하는 데 도움을 줍니다.
수술 3주 후, 과학자 팀이 캘리포니아주 오클랜드에 있는 Harrell의 거실에 모여 전례 없는 "플러그인 의식"을 거행했습니다. 즉, 스마트한 케이블을 사용하여 섬세한 임플란트를 일련의 첨단 컴퓨터에 원활하게 연결하는 것이었습니다. Harrell의 두개골에서 뻗어 있는 두 개의 금속 기둥에 연결되어 있습니다.
간단한 컴퓨터 교육 후 시스템은 Harrell의 음성 패턴을 신속하게 마스터했으며 임플란트는 즉시 50 단어 테스트에서 탁월한 성능을 발휘하여 그의 의도를 99.6%의 정확도로 녹음하고 분석했습니다.
이 놀라운 효과로 인해 과학자들은 연구 경로를 재검토하고 예비 분석 과정에서 미리 결정된 단계를 제거하기도 했습니다. 하렐이 처음으로 “무슨 소용이냐”고 묻자, 목소리는 흥분으로 떨렸지만, 그의 미소는 눈물을 감추지 못했다. 이 장면은 획기적인 순간이 됐다.
관찰자에게는 Harrell의 입에서 "어떻게"와 "좋은"이라는 단어가 여전히 명확하지 않을 수 있지만 그의 뇌의 뉴런 깊숙이 침투하여 밀접하게 연결된 전극에는 이러한 단어가 매우 명확합니다. 늘 마음 속 깊이 표현하고 싶었던 말을 한 마디 한 마디 화면에 정확하게 담아냈다.
이 장치는 Harrell의 질병으로 인해 제한된 안면 근육을 교묘하게 우회하고 대신 언어 명령이 처음부터 시작되는 운동 피질을 직접 두드립니다. 캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스의 신경과학 선구자인 세르게이 스타비스키(Sergey Stavisky)는 "핵심 혁신은 더 정교한 배열을 뇌의 언어 중추에 정확하게 이식해 전례 없는 정밀도를 달성한 것"이라고 말했다.
다음날 이 시스템은 125,000개 이상의 단어를 90%의 정확도로 인식하는 놀라운 능력을 입증했으며, 처음으로 Harrell이 완전히 자율적으로 생각하고 표현하는 문장을 구성하는 데 성공했습니다. 더욱 놀라운 점은 연구팀의 심층 시뮬레이션과 팟캐스트 인터뷰와 오래된 녹음을 활용해 하렐의 질병 전 음성 특성을 복원한 덕분에 이 문장들이 하렐의 목소리에 가까운 목소리로 전달된다는 점이다.
Harrell은 브라운 대학의 신경과학자인 Leigh Hochberg 박사와 재향군인회가 공동으로 진행한 임상 시험 네트워크에서 한 번 말했습니다. 이것은 독특하고 예상치 못한 진술이었습니다. 그의 두 번째 자발적인 발화와 그 독특함으로 인해 연구팀은 영상을 검토하게 되었고, 이는 궁극적으로 디코딩 과정에서 미묘한 차이가 있음이 확인되었습니다.
그러나 "치타를 찾고 있어요"라는 예상치 못한 문장은 조용히 방에 있던 의사에게 중요한 신호를 보냈습니다. 임플란트는 Harrell의 가장 개인화된 언어 조각을 포착할 수 있었습니다. 알고 보니 그의 딸인 Aya(아야)였습니다. 치타 의상으로 갈아입은 후 막 집으로 돌아온 그녀는 그녀의 유치한 환상에 동참하고 싶은 아버지의 열망을 불러일으켰습니다. 이어 하렐은 "내 사랑스러운 딸아, 나는 이 순간을 너무 오랫동안 기다려왔다"고 말했다.
과학자들이 계속해서 시스템을 훈련하고 최적화함에 따라 Harrell의 목소리를 인식하는 능력이 점점 더 탁월해졌습니다. 연구에 따르면 Harrell은 8개월에 걸쳐 약 6,000개의 고유 단어를 성공적으로 말했으며 장치는 97.5%의 정확도를 유지했으며 이는 많은 스마트폰 음성 녹음 애플리케이션의 성능을 능가하는 질적 수준을 달성한 것으로 나타났습니다. 뛰다. 이전 연구에서는 임플란트의 인식 정확도가 약 75%에 불과해 단어 4개 중 1개를 오해할 수 있다는 뜻이다.
Neuralink와 같은 장치가 커서 제어를 지원할 수 있지만 Harrell의 임플란트는 그를 더 광범위하고 복잡한 수준의 언어 의사소통으로 이끌었습니다. 하렐의 수술을 집도한 신경외과 의사 데이비드 브랜드먼 박사는 “이 기술은 과학적 시연에서 케이시(하렐)가 매일 원활한 의사소통을 할 수 있는 일상 도구로 진화했다. 친구, 가족과의 대화”라고 말했다.
이러한 도약은 부분적으로채팅GPT고급 인공 지능 언어 모델의 기타 지원. Harrell의 임플란트는 뉴런 활동을 즉시 포착하고 발사 패턴을 모음과 자음으로 정확하게 변환한 다음 이러한 소리 조각을 단어로 교묘하게 집계한 다음 문장을 구성하여 출력 내용이 Harrell의 실제 의도에 가장 가깝도록 합니다.
최근 인터뷰에서 Harrell은 이 과정을 직접 시연했습니다. 오랫동안 정지하는 동안 컴퓨터는 침묵 속에서 그의 생각을 문장으로 엮었고 그는 화면을 통해 단어를 미세 조정하여 결국 스스로 소리를 내도록 안내했습니다. 그러나 Harrell의 디코딩된 사운드는 완전한 문장을 생성하는 시스템의 경향으로 인해 더 형식적으로 나타납니다. 연구팀은 하렐 특유의 특이한 표현을 더 정확하게 포착하고 제시해 의사소통을 더욱 자연스럽고 원활하게 하기 위해 인공지능 알고리즘을 최적화하는 작업을 진행하고 있다.
이 새로운 역할은 하렐에게 오랫동안 숨겨져 있던 자아를 열어주는 듯했고, 그와 그의 파트너는 웃음을 되찾고 삶의 기쁨을 나누었습니다. Harrell은 새로운 언어를 배우면 숨겨진 성격 특성을 자극할 수 있는 것처럼 그의 음성 디코더도 질병으로 인해 점차 희미해진 성격 요소를 디지털 변환 사이에 약간 변형되었더라도 다시 찾을 수 있게 해 주므로 진정성이 유지된다는 점을 깊이 말했습니다.
그는 이 장치가 가끔 자신의 예전 목소리를 포착해 재현했다고 언급했는데, 예전 목소리에서 '어떡해?'라는 익숙한 말이 흘러나와 웃음을 자아냈다.
또한, 뇌 이식은 하렐의 의사소통 표현 차원을 넓혔고, 주변 사람들의 말 피드백에도 영향을 미쳤습니다. 이제 그는 다섯 살 된 딸 아야에게 자신의 사랑을 자유롭게 표현할 수 있게 되었고, 이러한 사랑의 전달은 딸이 그에게 더 마음을 열도록 격려합니다.
하렐은 과거 자신을 방문한 의료진이 그의 언어장애가 지적, 청각적 결함 때문에 발생한 것으로 오해하는 경우가 많았으나 현실은 그렇지 않다고 폭로했다. 이제 그들은 정상적인 볼륨으로 의사소통을 재개했을 뿐만 아니라, 만질 때에도 더욱 섬세하고 예의바르게 되었습니다. 이에 대해 하렐은 이러한 변화의 대가로 뇌 수술을 받아야 한다는 무력감을 느꼈지만 "그러나 나는 놓아주기로 결정했다"고 밝혔다.
임플란트는 또한 Harrell이 사회 생활로 돌아가고자 하는 열망과 멀리 떨어져 있는 오랜 친구, 걱정과 수줍음으로 인해 멀어져 갔던 우정과 다시 연결되고자 하는 열망에 영감을 주었습니다. Harrell은 이번에는 "그들이 받아들일 수 있는 방식으로 그들과 재결합"하여 오랫동안 지속되어 온 말문이 막힌 장벽을 메울 것이라고 말했습니다. 그는 "그것은 나에게 용서에 대해 가르쳐줬다"며 "나는 그들에게 모든 것이 괜찮고 이제 보상해야 할 때라고 말하기를 고대하고 있다"고 말했다.
더 심각한 마비 환자에게 임플란트가 효과가 있는지에 대한 의문이 있습니다. 결국 Harrell의 언어 능력은 다소 저하되었지만 완전히 손실되지는 않았으며 연구의 복잡성을 가중시켰습니다.
또한, 이 기술은 상당한 유용성을 입증했지만 ALS 환자와 그 가족의 재정적 부담을 효과적으로 완화하지는 못했습니다. Harrell의 아내는 환자가 호스피스 치료를 받거나 일을 중단하고 Medicaid 자격을 갖춘 경우에만 보험 회사가 치료 비용을 부담할 것이라고 밝혔는데, 이는 의심할 여지 없이 생명 연장 치료를 포기하는 다른 환자들의 좌절감을 악화시키는 상황입니다.
오레곤 보건과학대학교의 신경학 교수인 멜라니 프리드-오켄(Melanie Fried-Oken)은 장애인의 빈곤 추세를 무심코 악화시키고 임플란트와 같은 최첨단 의료 기술에 대한 접근과 혜택을 제한하는 것이 바로 이러한 경제적 메커니즘이라고 지적했습니다. .
Harrell에게 기술이 컴퓨터와 두뇌를 연결할 수 있지만 가장 시급한 재정적 문제를 해결할 수 없는 세상에 사는 것은 감정적으로 복잡한 경험입니다. 그는 퉁명스럽게 말했다: "나는 운이 좋은 동시에 화가 난다!"
인터뷰에서 Harrell은 수술 후 작업 효율성과 독립성이 크게 향상되었다고 말했는데, 이는 그를 자랑스럽게 만들었을 뿐만 아니라 임플란트 홍보에 도움을 주겠다는 결심을 더욱 강화했습니다. 매일 아침 장치를 시작하기 전에 Harrell은 항상 특별한 테스트 문구(보통 그의 마음 속에 깊이 묻혀 있는 가사)로 시스템을 깨우기를 희망합니다.
과학자들은 이 꿈을 현실로 만들기 위해 열심히 노력하고 있습니다. 그 전에 Harrell은 매일 노래를 부르며 멜로디에 맞춰 임플란트를 "깨우려고" 노력했습니다. 최근 그는 자신이 특히 좋아하는 시카고 밴드의 고전 옛 노래를 선곡해 아내에게 자주 낭송하는 다정한 말을 남겼다. /황금사슴)
