「新しいシステムを初めて試したとき、彼は喜びのあまり泣いてしまいました」

研究に参加した当時、ハレルさんは腕と脚に力が入らず（四肢麻痺）、話すのも非常に困難でした（構音障害）。研究者らは、 男性の脳にセンサーが埋め込まれた そして、システムを起動してから数分以内に、彼は話したいことを話すことができました。この新しい技術は、ユーザーが話そうとするときの脳信号を解釈し、脳の活動をコンピューター画面上のテキストに変換し、そのテキストを音声で読み上げることができます。

ALSは、体全体の動きを制御する神経細胞に影響を及ぼし、立つ、歩く、手を使う、または 話す。

「私たちのBCI技術は、麻痺のある男性が友人、家族、介護者とコミュニケーションをとるのに役立ちました。私たちの論文は、 これまでに発見された最も精密な音声神経補綴装置「」と、この研究の共同主任研究者および共同上級著者であり、カリフォルニア大学デービス校神経外科助教授、カリフォルニア大学デービス校神経補綴研究所共同所長でもある神経外科医のデビッド・ブランドマン氏は述べた。

2023年7月、ブランドマン氏は研究用のBCIデバイスを移植した。同氏は、言語の調整を担う脳の領域である左前中心回に4つの微小電極アレイを配置した。このアレイは、256個の皮質電極から脳の活動を記録するように設計されている。

「私たちは実際に、筋肉を動かしたり話そうとする彼らの試みを検知しています。私たちは、筋肉にこれらの命令を送ろうとしている脳の部分から録音しています。そして、私たちは基本的にそれを聞いて、 私たちは脳の活動パターンを翻訳しています 「まず、音節や話し言葉の単位のような音素に分解し、次に、話そうとしている単語に分解します」と、神経外科准教授で、カリフォルニア大学デービス校神経補綴研究所の共同所長、本研究の共同主任研究者でもある神経科学者セルゲイ・スタビスキー氏は説明する。

近年のBCI技術の進歩にもかかわらず、脳信号を解釈する機械学習プログラムの動作には膨大な時間とデータが必要だったため、コミュニケーションを促進する取り組みは遅く、エラーが発生しやすいものでした。「以前の音声BCIシステムでは、言葉の間違いが頻繁に発生しました。これにより、ユーザーの言葉を一貫して理解することが難しく、コミュニケーションの障壁となっていました。私たちの目標は、 誰かが話したいときにいつでも理解してくれる「」とブランドマン氏は言う。

ハレル氏は、自発的な会話と促された会話の両方の状況でこのシステムを使用しました。どちらの場合も、音声のデコードはリアルタイムで行われ、システムが適切に機能し続けるように継続的なシステム更新が行われました。デコードされた単語は画面に表示されました。さらに、ALS 発症前のハレル氏に似た声が読み上げられました。この音声は、ALS 発症前のハレル氏の音声の既存のオーディオ サンプルでトレーニングされたソフトウェアを使用して作成されました。

音声データの最初のトレーニング セッションでは、システムは 50 語の語彙で 99.6% の単語精度を達成するのに 30 分かかりました。初めてこのシステムを試したとき、彼は喜びのあまり泣きました 「私が言おうとしていた言葉が正しく画面に表示されたとき、私たちはみんな泣きました」とスタビスキーさんは語った。

2 回目のセッションでは、潜在的な語彙数が 125,000 語に増加しました。わずか 1.4 時間の追加トレーニング データで、BCI は大幅に拡張された語彙で 90.2% の単語精度を達成しました。データ収集を継続した後も、97.5% の精度を維持しています。

“現時点で、 ケイシーが言おうとしていることを、約 97% の確率で正しく解読できます。これは、人の声を解釈しようとする市販の多くのスマートフォン アプリよりも優れています」とブランドマン氏は指摘します。

研究期間中、32週間にわたって84回のデータ収集セッションが実施された。合計で、ハレルは自分のペースで会話する音声BCIを 248時間以上 直接会って、またはビデオチャットでコミュニケーションをとることができます。

「ケイシーが 家族や友人と話す能力を取り戻す 「この技術を通じて」と、カリフォルニア大学デービス校神経外科の博士研究員で、本研究の主任著者であるニコラス・カード氏は述べた。

「ケイシーと他のブレインゲート参加者は本当に素晴らしい。初期の臨床試験に参加したことは大いに評価されるべきです。彼らは個人的な利益を得るためではなく、麻痺のある人々のコミュニケーションと運動能力を回復させるシステムの開発に協力するために参加しているのです」と、マサチューセッツ総合病院、ブラウン大学、プロビデンス退役軍人局医療システムの神経科医で神経科学者の共同執筆者で研究者のリー・ホックバーグは結論づけている。