Hersenactiviteit kan wetenschappers laten zien Woorden die we "aan het denken" zijn

Een studie uitgevoerd door onderzoekers van de University of California, Berkley, en gepubliceerd in PLoS Biology onthult nieuw doorbraakonderzoek van neurowetenschappers over hoe zij de gedachten van patiënten kunnen begrijpen zonder ze daadwerkelijk te horen spreken. Dit zal ongelooflijk nuttig zijn bij de behandeling van patiënten die niet in staat zijn om te spreken na beroertes, verlamming of zelfs mogelijk tijdens coma's.
Brian N. Pasley, een postdoctoraal onderzoeker en eerste auteur van de studie, zegt:

"Dit onderzoek is gebaseerd op geluiden die een persoon daadwerkelijk hoort, maar om het te gebruiken voor het reconstrueren van ingebeelde gesprekken, zouden deze principes moeten gelden voor iemands interne verbalisaties.
Er zijn aanwijzingen dat het horen van het geluid en beeldvorming van het geluid soortgelijke delen van de hersenen activeren. Als je de relatie goed genoeg kunt begrijpen tussen de hersenopnames en het geluid, kun je het daadwerkelijke geluid van een persoon samenvatten of gewoon uitschrijven de woorden met een type interface-apparaat. "

De wetenschappers die bij de studie betrokken zijn, hebben ontdekt hoe de elektrische activiteit in de temporale kwab van de patiënt kan worden gedecodeerd, wat de plaats is waar het gehoorsysteem in de hersenen zit, terwijl de patiënt naar gesprekken om hem heen luistert. Deze parallel tussen wat ze horen en hersenactiviteit maakt het de onderzoekers mogelijk om vervolgens te begrijpen welke woorden de patiënten hadden gehoord - eenvoudigweg door de temporale kwabactiviteit.
Co-auteur van de studie, Robert Knight, een UC Berkeley professor in de psychologie en neurowetenschappen opmerkingen:

"Dit is enorm voor patiënten die door een beroerte of door de ziekte van Lou Gehrig schade aan hun spraakmechanismen hebben en niet kunnen praten. Als je uiteindelijk zou kunnen reconstrueren om uiteindelijk ingebeelde gesprekken uit hersenactiviteit te reconstrueren, kunnen duizenden mensen hiervan profiteren. ons veel vertellen over hoe de hersenen in normale mensen spraakklanken representeren en verwerken. "

Voor een deel van het onderzoek onderzochten de onderzoekers 15 vrijwilligers die een hersenoperatie zouden ondergaan om de locatie van onhandelbare aanvallen te vinden om het gebied tijdens een tweede operatie te kunnen verwijderen. Normaal snijden neurochirurgen een gat in de schedel en plaatsen ze effectief elektroden op het hersenoppervlak of de cortex. Voor deze studie plaatsten ze 256 elektroden op de temporale kwab om 7 dagen lang gegevens te verzamelen en de aanvallen te analyseren.

Elektroden verspreid over de temporale kwab van de hersenen, waar geluiden worden verwerkt, een X-ray CT-scan (UC Berkeley)
Tijdens het onderzoek keerde Pasley terug naar het ziekenhuis om te kijken naar de hersenactiviteit die de elektroden ontdekten toen de patiënten luisterden naar 5-10 minuten van het gesprek. Hij gebruikte deze informatie om de geluiden te veranderen en af ??te spelen. Dit is mogelijk omdat het brein geluiden afbreekt in de akoestische componentfrequenties.
Hij zei:

"We kijken naar welke corticale sites activiteit verhogen bij bepaalde akoestische frequenties, en daaruit brengen we terug naar het geluid."

Pasely keek naar twee computermodellen om te vinden hoe de gesproken geluiden betrekking hadden op de patronen van hersenactiviteit in de elektroden. Vervolgens liet hij de patiënten naar één woord luisteren en gebruikte de computermodellen om het woord te bepalen dat was afgeleid van de elektrode-opnamen.

Pasley zei dat dit soort onderzoek vergelijkbaar is met hoe een pianist de toetsen van de piano genoeg kent om naar de toetsen te kijken die een andere pianist aanraakt, en zonder de muziek te horen, kan hij het beeld nog steeds in zijn hoofd 'horen'.
Hij stelde vast dat de methode die het beste werkte, een geluid kon dupliceren dat zo op het origineel leek dat het team het woord correct kon identificeren.
Hij verklaart:

"We denken dat we nauwkeuriger zouden zijn met een uur luisteren en opnemen en het woord daarna vele malen herhalen."

Hij besloot echter om de modellen alleen met een enkel woord te testen, omdat elke machine die voor de eerste keer wordt gebruikt 100% nauwkeurigheid zou moeten hebben.
Knight toegevoegd:

"Dit onderzoek is een belangrijke stap om te begrijpen welke functies van spraak in het menselijk brein aanwezig zijn.De analyse van Brian (Pasely) kan het geluid van de patiënt reproduceren en je kunt het woord daadwerkelijk herkennen, hoewel niet op een perfect niveau."

Ridder concludeert:

"Met neuroprosthetica hebben mensen aangetoond dat het mogelijk is om beweging te sturen met hersenactiviteit, maar dat werk is, hoewel niet gemakkelijk, relatief eenvoudig in vergelijking met het reconstrueren van taal.Dit experiment neemt dat eerdere werk naar een heel nieuw niveau."
"Op een gegeven moment moeten de hersenen al die auditieve informatie weghalen en gewoon in een woord in kaart brengen, omdat we spraak en woorden kunnen begrijpen, ongeacht hoe ze klinken. De grote vraag is: wat is de meest betekenisvolle eenheid van spreken? Een lettergreep, een telefoon, een foneem? We kunnen deze hypothesen testen met behulp van de gegevens die we van deze opnamen krijgen. "

Hij gelooft dat deze doorbraakstudie kan leiden tot vele uitstekende medische ontdekkingen, bijvoorbeeld verbeelde interne verbalisaties, omdat wetenschappelijk onderzoek aantoont dat wanneer mensen worden gevraagd zich een woord voor te stellen, bepaalde delen van hun brein het woord eigenlijk "spreken".
PLoS Biology Podcast Aflevering 2: Decoderen van spraak uit het menselijk brein

Geschreven door Christine Kearney