Gedachten lezen en precies weten waar iemand op een bepaald moment aan denkt. Er zijn veel mensen die deze gave graag zouden willen beheersen. Dat geldt ook voor de gezondheidszorg, maar dan wel met een hele andere, minder romantische, insteek. Wetenschappers uit Nederland en Duitsland zijn er met behulp van diepe elektroden en machine learning in geslaagd een computer het woord te laten uitspreken waar een patiënt met een ernstige spraakstoornis op exact dat moment aan dacht.
De wetenschappers van de Universiteit Maastricht, de universiteit van Bremen en expertisecentrum Kempenhaeghe doen onderzoek naar 'gedachtenlezen' bij patiënten met een ernstige spraakstoornis. Gedachten die vervolgens dus omgezet worden in audio, of spraak, berichten. Met de succesvolle test hebben zij nu een grote stap gezet naar het doel om mensen met ernstige spraakstoornissen te laten communiceren en onderzoek naar de ontwikkeling van de neuroprothese voor spraak.
Gedachtenlezen met machine learning
De epilepsiepatiënte die aan dit onderzoek meedeed werd voorzien van diepe elektroden in haar hersenen. Een 'getrainde' computer kon vervolgens met behulp van machine learning algoritmen de hersenactiviteit omzetten en real time het woord uitspreken waar de patiënt aan dacht.
Bij de start van het onderzoek moest de patiënte enkele teksten voorlezen aan de computer. Met machine learning werd daaruit de relatie tussen de uitgesproken woorden en de hersenactiviteit gedestilleerd. Vervolgens werden die gemeten hersensignalen door de computer real-time omgezet in gesproken audio. Het enige dat de patiënte in die laatste fase moet doen is denken aan het woord dat zij wil uitspreken.
“Ons systeem laat zien dat ingebeelde spraak en normale spraak enkele onderliggende hersenprocessen delen. Onze datamodellen die zijn gebaseerd op hersenactiviteit van normale spraak werken namelijk ook voor ingebeelde spraak”, zegt onderzoeksleider Christian Herff.
Ontwikkeling neuroprothese voor spraak
Voor de studie werkte Herff nauw samen met neurochirurg Pieter Kubben van het Maastricht UMC+. De neurochirurg plaatste de diepte elektroden voor het gedachtenlezen in het brein van de epilepsiepatiënte. Het plaatsen van elektroden is een methode die vaker toegepast wordt bij epilepsiepatiënten die onder behandeling staan van Neurologen in Kempenhaeghe. Met name wanneer onderzocht wordt in welk deel van de hersenen de epilepsieaanvallen plaatsvinden.
Het resultaat van deze studie - een computer die gedachten kan lezen en uitspreken - is een belangrijke stap voorwaarts in het onderzoek naar de ontwikkeling van een neuroprothese voor spraak. Een dergelijke prothese kan mensen die door niet aangeboren hersenletsel een spraakstoornis ontwikkeld hebben weer de mogelijkheid geven weer zelf te kunnen communiceren op een min of meer natuurlijke wijze. Denk bijvoorbeeld aan slachtoffers van een herseninfarct.
"Na deze eerste haalbaarheidsstudie met 100 afzonderlijke woorden breiden we op dit moment onze experimenten uit om patiënten in staat te stellen spraakverbeelding goed te oefenen en begrijpelijke zinnen te produceren”, aldus Herff. De wetenschappers hebben hun bevindingen onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Communications Biology.
