Nicholas S. Card, Ph.D. Maitreyee Wairagkar, Ph.D., David M. Brandman, M.D., Ph.D
ارتباط برای افراد مبتلا به دیس آرتری ناشی از اختلالات عصبی مانند سکته مغزی و اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) یک اولویت است. افراد مبتلا به بیماری هایی که ارتباط را مختل می کنند، در معرض خطر انزوا، افسردگی و کاهش کیفیت زندگی هستند.
از دست دادن ارتباط ممکن است تعیین کند که آیا یک فرد مراقبت های پایدار در ALS پیشرفته را دنبال می کند یا آن را کنار می گذارد. اگرچه فناوری‌های ارتباطی تقویتی و کمکی مانند ردیاب‌های چشم (که دستگاه‌های ردیابی نگاه نیز نامیده می‌شوند) یا ردیاب‌های سر در دسترس هستند، نرخ انتقال اطلاعات پایینی دارند و با از دست دادن کنترل داوطلبانه عضلات توسط بیماران، استفاده از آنها به طور فزاینده‌ای دشوار می‌شود.
رابط های مغز و کامپیوتر نوعی فناوری ارتباطی امیدوارکننده است که می تواند مستقیماً گفتار مورد نظر کاربر را از سیگنال های عصبی رمزگشایی کند. تلاش‌ها برای ایجاد پروتز عصبی گفتار عمدتاً بر اساس مطالعاتی است که شامل داده‌هایی است که به صورت گذشته‌نگر از سخنرانان توانا که تحت نظارت الکتروفیزیولوژیک برای اهداف بالینی قرار می‌گیرند، تجزیه و تحلیل می‌شوند. چندین گروه، مطالعاتی را بر روی رابط های مغز و کامپیوتر در زمان واقعی برای بازیابی گفتار از دست رفته با آرایه های الکتروکورتیکوگرافی کاشته شده در سطح قشر مغز (که یکی از آنها در مجله گزارش شده است) یا آرایه های چند الکترودی داخل قشری انجام داده اند. دو مطالعه اخیر، عملکرد گفتاری «مغز به متن» را با رمزگشایی سیگنال‌های عصبی قشری تولید شده در حین تلاش برای گفتار به واج‌ها (بنیادهای سازنده کلمات) و ترکیب این واج‌ها در کلمات یا جملات نمایش داده شده بر روی صفحه کامپیوتر، ایجاد کرده‌اند. در این مطالعات، میانگین میزان خطای کلمه (یعنی درصد کلماتی که به اشتباه رمزگشایی شده اند) با واژگان ۱۰۲۴ کلمه ای ۲۵.۵% و با واژگان ۱۲۵۰۰۰ کلمه ای ۲۳.۸% بود. تقریباً ۱۷ ساعت ضبط برای جمع آوری داده های آموزشی لازم بود که برای به دست آوردن آن سطح از عملکرد کافی بود.
ما یک پروتز عصبی گفتاری داخل قشری با نیازهای آموزشی کم را گزارش می‌کنیم که در نهایت دسترسی به واژگان ۱۲۵۰۰۰ کلمه‌ای را در یک فرد مبتلا به ALS پیشرفته و دیزآرتری شدید فراهم می‌کند. پروتز عصبی با عملکرد مفید در اولین روز استفاده، ۲۵ روز پس از کاشت، به دقت بالایی دست یافت.
سابقه: رابط‌های مغز و رایانه می‌توانند با تبدیل فعالیت‌های قشری مرتبط با تلاش برای گفتار به متن روی صفحه رایانه، ارتباط را برای افراد فلج فعال کنند. ارتباط با رابط های مغز و کامپیوتر به دلیل الزامات آموزشی گسترده و دقت محدود، محدود شده است.
روش ها: یک مرد ۴۵ ساله مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) با تتراپارزی و دیزآرتری شدید، ۵ سال پس از شروع بیماری تحت عمل جراحی کارگذاشتن چهار میکروالکترودی در شیار اطراف مرکز بطن چپ مغزی خود قرار گرفت. این آرایه ها فعالیت عصبی را از ۲۵۶ الکترود داخل قشری ثبت کردند. ما نتایج رمزگشایی فعالیت عصبی قشر مغز او را گزارش می‌دهیم که او تلاش می‌کرد در هر دو زمینه مکالمه تحریک‌شده و بدون ساختار صحبت کند. کلمات رمزگشایی شده بر روی یک صفحه نمایش داده می‌شوند و سپس با استفاده از نرم‌افزار تبدیل متن به گفتار که به گونه‌ای شبیه صدای قبل از ALS او طراحی شده، صداگذاری می‌شوند.
نتایج: در روز اول استفاده (۲۵ روز پس از جراحی)، پروتز عصبی با واژگان ۵۰ کلمه ای به ۹۹.۶% دقت دست یافت. کالیبراسیون پروتز عصبی نیاز به ۳۰ دقیقه ضبط قشر مغز داشت در حالی که شرکت کننده سعی می کرد صحبت کند و پس از آن پردازش بعدی انجام می شد. در روز دوم، پس از ۱.۴ ساعت دیگر آموزش سیستمی، پروتز عصبی با استفاده از واژگان ۱۲۵۰۰۰ کلمه ای به ۹۰.۲% دقت دست یافت. با داده های آموزشی بیشتر، پروتز عصبی ۹۷.۵% دقت را در یک دوره ۸.۴ ماه پس از کاشت جراحی حفظ کرد و شرکت کننده از آن برای برقراری ارتباط در مکالمات خود گام با سرعت تقریباً ۳۲ کلمه در دقیقه برای بیش از ۲۴۸ ساعت تجمعی استفاده کرد.
نتیجه گیری: در یک فرد مبتلا به ALS و دیزآرتری شدید، یک پروتز عصبی گفتاری داخل قشری به سطحی از عملکرد مناسب برای بازگرداندن ارتباط مکالمه پس از آموزش کوتاه رسید.
N Engl J Med 2024;391:609-618. August 14, 2024. VOL. 391 NO. 7
