Proteza mowy: 62 słowa na minutę z kory mózgowej

Rycina rozkłada aparat mowy na części: gardło, krtań, mięśnie. Wszystko, co jest potrzebne, żeby powiedzieć zdanie - i wszystko, co przestaje działać przy stwardnieniu zanikowym bocznym albo po udarze pnia mózgu.

Proteza mowy omija ten aparat. Odczytuje polecenie, zanim dotrze ono do mięśni.

Co dokładnie odczytują te układy

Trzeba to powiedzieć precyzyjnie, bo w doniesieniach prasowych pada zwykle „czytanie myśli”.

Uczestnik próbuje mówić. Kora ruchowa wysyła sygnały do mięśni twarzy, języka i krtani - te same, które u zdrowego człowieka uruchamiają mowę. Mięśnie nie reagują albo reagują zbyt słabo. Sygnał jednak powstaje i to on jest rejestrowany.

To jest kluczowe rozróżnienie. Układ nie odczytuje myśli, wspomnień ani zamiarów. Odczytuje polecenie ruchowe dla aparatu mowy - czyli rzecz o tyle prostszą, że ma ustaloną strukturę i powtarzalny wzorzec.

Dwa różne podejścia, ten sam dzień

Elektrody wewnątrzkorowe. Pierwsza praca opisuje układ rejestrujący aktywność pojedynczych neuronów z macierzy mikroelektrod wbitych w korę. Uczestniczka ze stwardnieniem zanikowym bocznym, która utraciła zrozumiałą mowę, osiągnęła:

• 9,1 procent błędów przy słowniku ograniczonym do 50 słów - 2,7 raza mniej niż poprzedni najlepszy wynik;
• 23,8 procent błędów przy słowniku 125 tysięcy słów - pierwsze udane odczytanie z tak dużego zasobu;
• tempo 62 słów na minutę, czyli 3,4 raza szybciej niż poprzedni rekord.

Elektrody powierzchniowe. Druga praca opisuje układ z gęstą siatką elektrod położonych na powierzchni kory, bez wbijania ich w tkankę. Uczestnik z ciężkim porażeniem kończyn i mowy uzyskał:

• tekst z medianą 78 słów na minutę przy medianie błędu 25 procent;
• syntezę mowy dostosowaną do brzmienia jego głosu sprzed choroby;
• animację twarzy awatara, w tym gesty pozasłowne.

Autorzy podkreślają, że dekodery osiągnęły dobrą skuteczność po mniej niż dwóch tygodniach uczenia - co przy tego typu układach jest krótko.

Dlaczego to nie jest czytanie w myślach

Trzy powody, wszystkie techniczne, a nie moralne.

Potrzebna jest próba mówienia. Bez wysłania polecenia ruchowego nie ma czego odczytać. Milczące myślenie o zdaniu nie wystarcza.

Potrzebne są elektrody w mózgu albo na nim. To jest zabieg neurochirurgiczny. Metody nieinwazyjne, jak opaska EEG, nie mają dostępu do tej informacji - i nie jest to kwestia lepszego sprzętu.

Potrzebna jest współpraca użytkownika. Układ uczy się na jego własnych próbach, przez wiele godzin, przy jego świadomym udziale.

Nie znaczy to, że sprawa jest etycznie obojętna. Znaczy tyle, że problem leży gdzie indziej: nie w wykradaniu myśli, tylko w statusie zapisu, który powstaje przy okazji - i w tym, kto ma do niego dostęp. Piszemy o tym przy neuroprawach i przy dekodowaniu mowy.

Co znaczy błąd co czwartego słowa

Warto to sobie wyobrazić konkretnie, bo liczba brzmi abstrakcyjnie.

Przy 25 procentach błędu w każdym zdaniu czterowyrazowym średnio jedno słowo jest inne, niż zamierzono. Rozmowa jest możliwa - odbiorca domyśla się z kontekstu, a użytkownik poprawia - ale wymaga wysiłku po obu stronach.

Dla osoby, która przez lata porozumiewała się literowaniem wzrokiem albo mrugnięciami, jest to jednak zmiana rzędu wielkości. Poprzednie rozwiązania dawały kilka do kilkunastu słów na minutę. Tu mowa o kilkudziesięciu.

I to jest właściwa miara tego wyniku. Nie „maszyna czyta w myślach”, tylko porozumiewanie się z tempa listu na tempo rozmowy.

Co z tego wynika

Dla pacjentów: kierunek najbardziej obiecujący ze wszystkiego, o czym piszemy w tym dziale - bo dotyczy ludzi, którym nie da się pomóc inaczej, i bo wynik jest mierzalny w słowach na minutę.

Dla całej dziedziny: to jest wzorcowy przykład tego, że interfejsy mózg-komputer działają wtedy, gdy zadanie jest wąskie i dobrze określone. Nie „połączenie umysłu z komputerem”, tylko „odczytaj polecenie dla mięśni krtani”.

Dla debaty: każde doniesienie o odczytywaniu myśli warto sprawdzić w jednym punkcie - czy badany musiał czegoś spróbować. Jeśli tak, mowa o odczycie polecenia ruchowego. Do tej pory zawsze tak było.