Naděje pro ty, kdo ztratili schopnost řeči? Vědci přečetli slova z mozku paralyzovaného člověka

Už dříve dokázali na pracovišti v San Franciscu syntetizovat z mozkových dat zvuk slov. Podařilo se to u pacientů s epilepsií, kteří museli podstoupit podobnou operaci jako paralyzovaný Pancho. Tito pacienti předtím slova úspěšně vyslovili.

Čtěte také

Operace 50 let slepého pacienta se podařila. Jeho mozek ale zapomněl vidět, vzpomíná na unikátní zákrok chirurg Stodůlka

Zásadní tedy podle jednoho z autorů nového výzkumu Davida Mosese je, že se nově podařilo rozeznat, co se pokouší říct člověk, který už dlouho mluvit nedokáže.

„Nebylo u něj jasné, jestli budou signály z částí mozku ovládajících hlasové ústrojí stále obsahovat dostatečně bohatou reprezentaci samotné řeči. A zjistili jsme, že ano, což je nesmírně důležité pro pokračování tohoto typu výzkumu,“ uvedl Moses pro Český rozhlas Plus.

Dalším zásadním výsledkem výzkumu je pak podle vědce to, že počítač dokázal rozeznat slova současně s tím, co se je postižený snažil říct.

Přístroj procházel pacientovou lebkou

Podobně jako pacienti s epilepsií i Pancho musel podstoupit operaci. Neurochirurg Edward Chang, který se v San Franciscu dlouhodobě zabývá lidskou řečí, mu odebral část lebky a na povrch mozku umístil ohebnou mřížku o velikosti zhruba 7 krát 3,5 centimetru se 128 senzory. Ty podle Mosese snímaly senzomotorický kortex, hlavní část mozku zodpovědnou za pohyb hlasového ústrojí.

Čtěte také

Moderní mozek se u hominidů zřejmě vyvinul mnohem později, než si vědci mysleli

Vědci pak dokázali přečíst pouze ta slova, která se Pancho skutečně snažil vyslovit. Aby mohl přístroj přenášet signály do počítače, část zařízení procházela jeho lebkou. Odebraný kus lebky lékař vrátil na původní místo a zašil kůži nad ní.

Sběr dat z mozku pak trval čistého času zhruba 11 hodin. Během experimentu Pancho seděl na židli a sledoval obrazovku. 

„Teď vidíte účastníka našeho výzkumu, z vrcholku zadní části hlavy mu vystupuje port,“ tak neurochirurg Chang loni ve Stanfordu popisoval videozáznam experimentu.

„Sleduje horní část počítačové obrazovky a na ní je věta, kterou se má pokusit vyslovit, i když řeči není schopen. V dolní části obrazovky pak vidíte, jak ten počítač chvíli přemýšlí a vzápětí ukáže, jaká slova náš algoritmus zaznamenal.“

V rámci experimentu tedy dobrovolník opakoval slova, která viděl před sebou. To ale podle Davida Mosese nebylo všechno:

Čtěte také

Představuje si, že píše rukou, a počítač z toho vytváří písmena. Technologie může pomoci ochrnutým

„Abychom ukázali, že systém dokáže interpretovat Panchovy vlastní věty, nechali jsme ho kromě opakování slov z obrazovky odpovědět na několik otázek. Třeba jsme se ho zeptali: ‚Chcete jít ven?‘ a on odpověděl: ‚Prosím, přineste mou hudbu.‘“

Spíš než na čerstvý vzduch měl totiž Pancho chuť na poslech muziky, která patří mezi dobrovolníkovy početné koníčky. Vůbec první Panchova věta pak podle webu deníku The New York Times byla „Moje rodina je venku“. 

Rychlejší než ukazovátko

Pomůcky umožňující lidem s vážným postižením pohybového ústrojí komunikovat nejsou ničím novým pod sluncem. Známý fyzik Stephen Hawking se například dorozumíval počítačem, který ovládal svalem ve své tváři.

Čtěte také

Ze záznamu řeči umíme zjistit vaše pohlaví, věk a odhadnout sociální roli, prozrazuje vědec brněnského VUT Černocký

Pacient Pancho, se kterým spolupracoval americký vědecký tým, v běžném životě vyťukává tužkou připevněnou k čepici písmena na obrazovce. A nedávno se jinému vědeckému týmu podařilo rozlišit slova, když si jiný postižený muž představoval, že je píše.

I když tyto metody – podobně jako chytré telefony při psaní SMS – často urychlují vytváření slov díky nápovědě, jejich uživatelé jinak vybírají písmeno po písmeni. Proto se podle Davida Mosese nemohou vyrovnat lidské řeči. Právě ta je však konečným cílem výzkumníků v San Franciscu, což potvrzuje i neurochirurg Chang:

„Mluva je jedinečná a obrovsky důležitá schopnost našeho druhu. Můžeme díky ní předávat informace, a to velmi rychle. Za minutu řeknu asi 150 slov.“

Nový přístroj je dramaticky rychlejší než Panchovo ukazovátko, a to i když jedno slovo algoritmus vyhodnocuje zhruba čtyři vteřiny. Dobrovolník ale novou technologii v životě zatím běžně nepoužívá – kromě přísných pravidel pro výzkumy podobných tomu, se kterými vědcům pomáhal, je důvodem i omezená slovní zásoba.

„Dokázal říct bezchybně několik vět“

Panchova motivace tak podle Davida Mosese logicky plyne z něčeho jiného, než je zlepšení jeho vlastní kvality života v blízké budoucnosti.

Čtěte také

Chcete umět čínsky? V budoucnu by mohli stačit nanoboti připojení ke cloudu, předpovídá biolog Petr

„Myslím, že si hlavně uvědomuje ten úspěch a má velkou radost, že k němu tak významně přispěl. Pořád si pamatuji moment, kdy jsme rychle pochopili, že to, co vidíme, není nějaká náhodná věta, ale opravdu to funguje. Dokázal bezchybně říct několik vět, což pro něj bylo nesmírně vzrušující. I když se moc nehýbe, dokážete rozeznat, že se směje,“ vyzdvihuje Moses.

To, co dokázal tým doktora Changa, se nikomu předtím nepovedlo. Výzkum je ale na začátku. Do budoucna by podle Davida Mosese bylo skvělé, kdyby přístroj mohl být rychlejší, bezdrátový a povedlo se rozšířit slovní zásobu.

Nejdřív se ale musí vyzkoušet, jestli funguje i u dalších lidí s vážnou diagnózou, například amyotrofickou laterární sklerózou (ALS). Potom se teprve ukáže, kdy a jestli vůbec se z nové technologie stane v budoucnosti běžný přístroj pro lidi, kteří z nějakého důvodu ztratili schopnost řeči.

Poslechněte si reportáž Jana Žižky.