Forskare har hittat ett sätt att avkoda hjärnans signaler till tal

En konceptuell illustration av hjärnvågor och tal Nick Little

Du behöver inte tänka på det: när du pratar skickar din hjärna signaler till dina läppar, tunga, käke och struphuvud, som samverkar för att producera de avsedda ljuden.

Nu säger forskare i San Francisco att de har avlyssnat dessa hjärnsignaler för att skapa en enhet som kan spotta ut fullständiga fraser, som Don't do Charlies smutsiga disk och Kritisk utrustning behöver ordentligt underhåll.

Forskningen är ett steg mot ett system som skulle kunna hjälpa svårt förlamade personer att tala – och kanske en dag konsumentprylar som låter vem som helst skicka ett sms direkt från hjärnan .

Ett team ledd av neurokirurgen Edward Chang vid University of California, San Francisco, spelade in från hjärnan på fem personer med epilepsi, som redan genomgick hjärnkirurgi, när de talade från en lista med 100 fraser.

När Changs team därefter matade signalerna till en datormodell av det mänskliga röstsystemet, genererade det syntetiserat tal som var ungefär hälften begripligt.

Ett prov av tal som genereras genom att avkoda en patients hjärnsignaler.

Ansträngningen tar inte upp abstrakta tankar, utan lyssnar istället efter nerver som skjuter när de säger åt dina röstorgan att röra sig. Tidigare har forskare använt sådana motoriska signaler från andra delar av hjärnan för att styra robotarmar.

Vi knackar på de delar av hjärnan som styr dessa rörelser - vi försöker avkoda rörelser, snarare än tal direkt, säger Chang.

I Changs experiment registrerades signalerna med hjälp av en flexibel dyna av elektroder som kallas en elektrokortikografi array, eller ECoG, som vilar på hjärnans yta.

För att testa hur väl signalerna kunde användas för att återskapa vad patienterna hade sagt, spelade forskarna upp de syntetiserade resultaten för personer som anlitats på Mechanical Turk, en crowdsourcing-sajt, som försökte transkribera dem med hjälp av en pool av möjliga ord. Dessa lyssnare kunde förstå ungefär 50 till 70 % av orden i genomsnitt.

Det här är förmodligen det bästa arbetet som görs inom BCI [hjärn-datorgränssnitt] just nu, säger Andrew Schwartz, en forskare om sådan teknik vid University of Pittsburgh. Han säger att om forskare skulle placera sonder i hjärnvävnaden, inte bara överliggande hjärnan, kan noggrannheten vara mycket större.

Tidigare försök har försökt rekonstruera ord eller ordljud från hjärnans signaler. I januari i år, till exempel, mätte forskare vid Columbia University signaler i den auditiva delen av hjärnan när försökspersoner hörde någon annan tala siffrorna 0 till 9. De kunde sedan avgöra vilket nummer som hade hörts.

Hjärn-dator-gränssnitt är ännu inte tillräckligt avancerade eller enkla nog för att hjälpa människor som är förlamade, även om det är ett mål för forskare.

Förra året började en annan forskare vid UCSF rekrytera personer med ALS, eller Lou Gehrigs sjukdom, för att få ECoG-implantat. Den studien kommer att försöka syntetisera tal, enligt en beskrivning av försöket, samt be patienter att kontrollera ett exoskelett som stödjer deras armar.

Chang säger att hans eget system inte testas på patienter. Och det är fortfarande oklart om det skulle fungera för människor som inte kan röra munnen. UCSF-teamet säger att deras upplägg inte fungerade tillnärmelsevis lika bra när de bad talare att tyst säga ord istället för att säga dem högt.

Vissa Silicon Valley-företag har sagt att de hoppas kunna utveckla kommersiella tanke-till-text-hjärnläsare. En av dem, Facebook, säger att det finansierar relaterad forskning vid UCSF för att demonstrera det första gränssnittet för tyst tal som kan skriva 100 ord per minut, enligt en talesman.

Facebook betalade inte för den aktuella studien och UCSF avböjde att beskriva vilken ytterligare forskning de gör på uppdrag av sociala mediejätten. Men Facebook säger att de ser att det implanterade systemet är ett steg mot den typ av konsumentenhet som det vill skapa.

Detta mål är väl i linje med UCSF:s uppdrag att utveckla en implanterbar kommunikationsprotes för människor som inte kan tala – ett uppdrag vi stödjer. Facebook utvecklar inte produkter som kräver implanterbara enheter, men forskningen vid UCSF kan ge information om forskning om icke-invasiv teknologi, sa företaget.

Chang säger att han inte känner till någon teknik som kan arbeta utifrån hjärnan, där signalerna blandas och blir svåra att läsa.

Studien som vi gjorde gällde människor som genomgick neurokirurgi. Vi är verkligen inte medvetna om för närvarande tillgänglig icke-invasiv teknologi som skulle kunna göra det möjligt för dig att göra detta från utsidan av huvudet, säger han. Tro mig, om det fanns skulle det ha djupgående medicinska tillämpningar.

Dölj