Recente wetenschappelijke prestaties geven een geheel nieuwe betekenis aan 'hardop denken'.
Neurowetenschappers van UC San Francisco zijn erin geslaagd hersenopnames te gebruiken om synthetische spraak te creëren, volgens onderzoek gepubliceerd in Nature, een internationaal wetenschappelijk tijdschrift, op 24 april 2019. Deze technologie kan levens veranderen voor mensen die anders niet kunnen communiceren vanwege neurologische stoornissen.
Onderzoekers Gopala K. Anumanchipalli, Josh Chartier en Dr. Edward F. Chang beschreef in hun samenvatting dat het een uitdaging is om spraak te decoderen uit hersenactiviteit.
"Spreken vereist een zeer nauwkeurige en snelle multidimensionale controle van de articulatoren van de stemkanalen", aldus de samenvatting. "Hier hebben we een neurale decoder ontworpen die expliciet gebruikmaakt van kinematische en geluidsrepresentaties die zijn gecodeerd in menselijke corticale activiteit om hoorbare spraak te synthetiseren."
Dus wat betekent dat?
Kortom, deze wetenschappers hebben een brein-machine-interface gemaakt en gebruikt om synthetische spraak te genereren die natuurlijk klinkt door hersenactiviteit, zoals gerapporteerd door Nicholas Weiler
"Voor de eerste keer toont deze studie aan dat we hele gesproken zinnen kunnen genereren op basis van de hersenactiviteit van een persoon," zei Dr. Chang, volgens de rapportage van Weller. "Dit is een opwindend bewijs van het principe dat we met technologie die al binnen handbereik is, in staat zouden moeten zijn om een apparaat te bouwen dat klinisch levensvatbaar is bij patiënten met spraakverlies."
Hoe deden ze het?
Voor hun onderzoek gebruikten Chang en zijn team gegevens van vijf patiënten van wie de hersenen werden gecontroleerd op epileptische aanvallen, zoals gerapporteerd door National Geographic. Elke deelnemer had al reeksen elektroden, elk ongeveer zo groot als een postzegel, op het oppervlak van hun hersenen geplaatst. De deelnemers lazen honderden zinnen voor terwijl de elektroden de hersenactiviteit controleerden en de hersen-machine-interface vertaalde deze activiteit in spraak.
Christian Herff, een postdoctoraal onderzoeker van de Universiteit Maastricht die dergelijke spraakmethoden bestudeert, noemde deze studie een 'zeer, zeer elegante benadering'.
Waarom maakt het uit?
Neurologische schade kan leiden tot een onomkeerbaar verlies van het vermogen om te spreken, volgens UCSF. Dergelijke schade kan het gevolg zijn van traumatisch hersenletsel, beroertes of neurodegeneratieve ziekten, zoals Parkinson. Mensen met spraakproblemen hebben vaak te maken met apparaten die oog- en gezichtsspieren gebruiken om hun gedachten letter voor letter te spellen. Deze manier van communiceren is echter vervelend en onnauwkeurig en lijkt niet op natuurlijke spraak.
Het werk van Chang kan daar verandering in brengen. Waar de huidige communicatieapparatuur spraak met ongeveer 10 woorden per minuut (of minder) mogelijk maakt, maakt het onderzoek van zijn team dit mogelijk communicatietechnologie om dichter bij 100 tot 150 woorden per minuut te werken – de snelheid waarmee de meeste mensen van nature spreken.
Wat komt er hierna?
Wetenschappers hebben nog een lange weg te gaan om deze technologie zo nauwkeurig mogelijk te maken, en het is onwaarschijnlijk dat het mensen met ernstige schade aan de spraakcentra van de hersenen zal helpen. Meer levensvatbare gebruikers hebben eenvoudigweg geen controle over hun spraakspieren.
Melanie Fried-Oken, logopedist aan de Oregon Health & Science University, vertelde National Geographic dat hoewel dit onderzoek enkele ethische vragen oproept met betrekking tot identiteit en privacy van denken, het ook geldt belofte.
"Zou het niet geweldig zijn om dit te kunnen geven aan een 3-jarige die nu kan omgaan met de omgeving, die het nog niet heeft kunnen doen?" Fried-Oken vertelde National Geographic. "Net zoals we cochleaire implantaten geven aan [dove] baby's - hetzelfde. Er is hier gewoon zoveel potentieel, maar er zijn zoveel neuro-ethische problemen."
