Najważniejsze
- •Naukowcy z UCSF opracowali implant mózgowy ECoG, który pozwala osobo z ciężkim paraliżem na jednoczesne dekodowanie mowy i gestów w czasie rzeczywistym.
- •Sygnał pobierany jest z kory czuciowo-ruchowej za pomocą matrycy złożonej z 253 elektrod umieszczonej pod oponą twardą.
- •System osiągnął dokładność do 75% w dekodowaniu mowy i do 85% w rozpoznawaniu gestów podczas symulowanej rozmowy z cyfrowym awatarem.
- •Matryca ECoG przylega do powierzchni mózgu, zmniejszając ryzyko uszkodzenia tkanki w porównaniu z implantami penetrującymi.
- •Kolejnym krokiem badaczy jest stworzenie w pełni bezprzewodowej, wszczepialnej wersji urządzenia oraz długoterminowe próby kliniczne.
Naukowcy z University of California w San Francisco opracowali implant mózgowy ECoG, który umożliwia jednoczesne dekodowanie mowy i gestów w czasie rzeczywistym u osób z ciężkim paraliżem.
Naukowcy z University of California w San Francisco (UCSF) opracowali implant mózgowy połączony z cyfrowym awatarem. Urządzenie pozwala na jednoczesne dekodowanie mowy i gestów w czasie rzeczywistym u osób z ciężkim paraliżem. Wyniki prac zespołu kierowanego przez prof. Edwarda Changa ukazały się w połowie września 2026 roku w czasopiśmie „Nature Neuroscience”.
Mechanizm działania i przebieg badania
W badaniu finansowanym przez National Institutes of Health wykorzystano elektrokortykografię (ECoG). Zespół wszczepił płaską matrycę złożoną z 253 elektrod pod oponę twardą na powierzchni lewej półkuli mózgu, w obszarze kory czuciowo-ruchowej. Analiza sygnałów wykazała, że podczas jednoczesnego mówienia i gestykulowania mózg generuje unikalny wzorzec aktywności neuronowej. Wzorzec ten różni się od zwykłej sumy sygnałów powstających przy wykonywaniu obu czynności osobno.
Do badania zaangażowano trzech pacjentów – dwóch po udarze pnia mózgu i jednego ze stwardnieniem zanikowym bocznym (ALS). Eksperyment z użyciem cyfrowego awatara ukończyło dwóch uczestników. W testach w czasie rzeczywistym system osiągnął dokładność 70 proc. w dekodowaniu mowy oraz 66 proc. w rozpoznawaniu gestów. W symulowanej rozmowie wskaźniki te wyniosły odpowiednio 75 proc. i 85 proc. Projekt stanowił przewodowy dowód słuszności koncepcji i operował na słowniku obejmującym od 5 do 10 fraz oraz od 4 do 10 gestów. Urządzenie odczytuje wyłącznie intencję wykonania ruchu z kory czuciowo-ruchowej – nie służy do interpretacji abstrakcyjnego monologu wewnętrznego.
Zalety i ograniczenia nowej technologii
Dotychczasowe interfejsy mózg–komputer oraz tradycyjne systemy śledzenia wzroku odtwarzały jedynie pojedyncze kanały komunikacji. Zastosowana w eksperymencie matryca ECoG przylega do powierzchni mózgu, co zmniejsza ryzyko uszkodzenia tkanki w porównaniu z implantami penetrującymi. Taka konstrukcja daje jednak sygnał o niższej rozdzielczości, a równoczesne dekodowanie dwóch form ekspresji przełożyło się na nieco niższą precyzję mowy niż w urządzeniach dedykowanych wyłącznie komunikacji werbalnej.
W kolejnym etapie autorzy badania planują opracować i przetestować w pełni wszczepialną, bezprzewodową wersję interfejsu. Niezbędne będą również długoterminowe obserwacje trwałości implantu oraz ocena ryzyka powikłań operacyjnych w poszerzonych próbach klinicznych.
Kluczowe parametry implantu ECoG i osiągnięte wyniki
Nature Neuroscience / UCSF
Porównanie technologii wspomagających komunikację u pacjentów z paraliżem
Matryca ECoG (powierzchniowa)
Implanty penetrujące (mikroelektrody)
Tradycyjne systemy śledzenia wzroku (Eye-tracking)
Dokładność dekodowania mowy i gestów w badaniach klinicznych UCSF
| Tryb testowy | Dokładność dekodowania mowy | Dokładność rozpoznawania gestów |
|---|---|---|
| Test w czasie rzeczywistym | 70% | 66% |
| Symulowana rozmowa | 75% | 85% |
Wyniki badań zespołu prof. Edwarda Changa (UCSF)
Słownik pojęć
- ECoG
- Elektrokortykografia; technika rejestracji aktywności elektrycznej mózgu za pomocą elektrod umieszczanych bezpośrednio na powierzchni kory mózgowej pod oponą twardą.
- Kora czuciowo-ruchowa
- Obszar kory mózgowej odpowiedzialny za planowanie, kontrolę i wykonywanie ruchów dowolnych oraz odbieranie bodźców czuciowych.
- Interfejs mózg-komputer (BCI)
- System umożliwiający bezpośrednią komunikację między mózgiem a urządzeniem zewnętrznym, bez pośrednictwa nerwów obwodowych i mięśni.
- Stwardnienie zanikowe boczne (ALS)
- Postępująca choroba neurodegeneracyjna prowadząca do uszkodzenia obwodowego i ośrodkowego neuronu ruchowego oraz zaniku mięśni.
- Opona twarda
- Zewnętrzna, najgrubsza i najbardziej zewnętrzna z trzech opon mózgowo-rdzeniowych chroniących mózgowie i rdzeń kręgowy.
