Incrível Minúsculo Implante Cérebro Traduz Sinais Cerebrais Em Discurso

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Incrível Minúsculo Implante Cérebro Traduz Sinais Cerebrais
Em Discurso
(Maskot/Getty Images) (em inglês)
Enquanto falamos, nossos cérebros coreografam uma intrincada dança dos músculos em nossas bocas
e gargantas para formar os sons que compõem as palavras. Este desempenho complexo é refletido nos
sinais elétricos enviados para os músculos da fala.
Em um novo avanço, os cientistas agora amontoaram uma enorme variedade de sensores minúsculos
em um espaço não maior do que um selo postal, para ler essa mistura complexa de sinais elétricos, a
fim de prever os sons que uma pessoa está tentando fazer.
A “protética de fala” abre a porta para um futuro em que as pessoas incapazes de falar devido a
condições neurológicas podem se comunicar através do pensamento.
Sua reação inicial pode ser assumir que lê as mentes. Mais precisamente – os sensores detectam quais
músculos queremos mover em nossos lábios, língua, mandíbula e laringe.
“Há muitos pacientes que sofrem de distúrbios motores debilitantes, como ELA (esclerose lateral
amiotrófica) ou síndrome de encarceramento, que podem prejudicar sua capacidade de falar”, diz o co-
autor sênior, neurocientista Gregory Cogan, da Duke University.
“Mas as ferramentas atuais disponíveis para permitir que eles se comuniquem são geralmente muito
lentas e pesadas.”
https://today.duke.edu/2023/11/duke-scientists-create-brain-implant-may-enable-communication-thoughts-alone
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Representação dos sensores no dispositivo (a parte pontilhada na faixa branca). (Dan
Vahaba/Universidade Duke)
Tecnologia recente semelhante decodifica o discurso em cerca de metade da taxa média de fala. A
equipe acha que sua tecnologia deve melhorar o atraso à medida que se encaixa em mais eletrodos em
uma pequena matriz para registrar sinais mais precisos, embora o trabalho precise ser feito antes que a
prótese de fala possa ser disponibilizada ao público.
“Estamos no ponto em que ainda é muito mais lento do que a fala natural, mas você pode ver a trajetória
onde você pode chegar lá”, disse Jonathan Viventi, co-autor sênior e engenheiro biomédico da Duke
University, em setembro.
Os pesquisadores construíram sua matriz de eletrodos em plástico flexível de grau médico e ultrafino,
com eletrodos espaçados a menos de dois milímetros de distância que podem detectar sinais
específicos, mesmo de neurônios extremamente próximos.
https://www.sciencealert.com/amazing-brain-implant-gives-a-voice-to-people-who-couldnt-speak-for-years
https://dukemag.duke.edu/stories/building-better-tools-decode-speech
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Próteses de fala atuais com 128 eletrodos (esquerda) e o novo dispositivo que acomoda o
dobro de sensores em uma matriz significativamente menor. (Dan Vahaba/Universidade Duke)
Para testar o quão úteis são essas gravações cerebrais em microescala para decodificação da fala, eles
implantaram temporariamente seu dispositivo em quatro pacientes sem comprometimento da fala.
Aproveitando a oportunidade enquanto os pacientes estavam fazendo uma cirurgia – três deles para
distúrbios do movimento e um para remover um tumor – eles tiveram que fazê-lo rápido.
“Eu gosto de compará-lo a uma equipe de boxes da NASCAR”, diz Cogan. “Não queremos adicionar
nenhum tempo extra ao procedimento operacional, então tivemos que entrar e sair em 15 minutos.
"Assim que o cirurgião e a equipe médica disseram 'Vá!', corremos para a ação e o paciente realizou a
tarefa."
Enquanto a pequena matriz foi implantada, a equipe foi capaz de registrar a atividade no córtex motor de
fala do cérebro que sinaliza para os músculos da fala, enquanto os pacientes repetiam 52 palavras sem
sentido. As "não-palavras" incluíam nove fonemas diferentes, as menores unidades de som que criam
palavras faladas.
https://today.duke.edu/2023/11/duke-scientists-create-brain-implant-may-enable-communication-thoughts-alone
https://en.wikipedia.org/wiki/Phoneme
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https://youtu.be/nZP7pb_t4oA
As gravações mostraram que os telefones provocavam diferentes padrões de disparo de sinal, e eles
notaram que esses padrões de disparo ocasionalmente se sobrepunham, como a maneira como os
músicos de uma orquestra misturam suas notas. Isso sugere que nossos cérebros ajustam
dinamicamente nossa fala em tempo real à medida que os sons estão sendo feitos.
O engenheiro biomédico da Duke University, Suseendrakumar Duraivel, usou um algoritmo de
aprendizado de máquina para avaliar as informações registradas para determinar o quão bem a
atividade cerebral poderia prever a fala futura.
Alguns sons foram previstos com 84% de precisão, particularmente se o som fez o início de uma não-
palavra, como "g" em gak. A precisão variou e caiu em situações mais complicadas, como para fonemas
no meio e no final das não-palavras, e, em geral, o decodificador teve uma taxa de precisão média de
40%.
Isso é baseado em apenas uma amostra de dados de 90 segundos de cada participante, impressionante
considerando a tecnologia existente precisa de horas de dados para decodificar.
Uma doação substancial dos Institutos Nacionais de Saúde foi concedida para apoiar mais pesquisas e
ajustar a tecnologia como resultado desse início promissor.
“Agora estamos desenvolvendo o mesmo tipo de dispositivos de gravação, mas sem fios”, diz Cogan.
“Você seria capaz de se movimentar, e você não teria que estar amarrado a uma tomada elétrica, o que
é realmente emocionante.”
O estudo foi publicado na Nature Communications.
https://youtu.be/nZP7pb_t4oA
https://www.sciencealert.com/artificial-intelligence
https://www.sciencealert.com/artificial-intelligence
https://reporter.nih.gov/search/SfyHJcffCEKX3haAUp7QFg/project-details/10706320
https://today.duke.edu/2023/11/duke-scientists-create-brain-implant-may-enable-communication-thoughts-alone
https://www.nature.com/articles/s41467-023-42555-1