Wetenschappers in de Verenigde Staten zijn erin geslaagd om met in de hersenen geplaatst elektroden signalen op te pikken die samenhangen met spraak. Hiermee voedden ze een spraakcomputer, die redelijk verstaanbare woorden voortbracht.

Dit biedt uitzicht op een betere oplossing voor mensen die niet kunnen praten door een ziekte of een verlamming. De details van het onderzoek verschenen woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

De wetenschappers van onder meer de University of California in San Francisco gingen aan de slag met proefpersonen die wel kunnen praten. Het gaat om mensen die vanwege hun epilepsie een operatie moeten ondergaan waarbij elektroden op het brein worden geplaatst. Dat is voor hen nodig, omdat medicijnen niet het gewenste effect hebben. En als er dan toch al een elektroden-array op het brein zit, is het relatief eenvoudig om andere experimenten uit te voeren; in dit geval met spraak.
 

Beweging

Elk van vijf proefpersonen kreeg een of twee elektroden-arrays geïmplanteerd op de buitenkant van het brein; om precies te zijn op de motorische cortex, het gedeelte van het brein waar beweging wordt gecoördineerd. Zo’n rooster (zie de foto bovenaan) bevat op een paar vierkante centimeter honderden elektroden die stuk voor stuk een elektrisch signaaltje oppikken.

De proefpersonen moesten honderd verschillende zinnen voorlezen en tegelijkertijd werd gemeten hoe de neuronen in het brein vuurden (een elektrisch signaal verstuurden). Hiermee leerde het systeem welke patronen in de motorische cortex horen bij welke bewegingen van lippen, tong, strottenhoofd en kaken.

Deze data ging naar een spraakcomputer die er geluiden mee fabriceerde. Deze zinnen waren 50 tot 70 % van de gevallen goed te verstaan door andere proefpersonen.

 


Het systeem pikt geen abstracte gedachten op, maar werkt alleen als de proefpersoon daadwerkelijk woorden uitsprak, en dus de motorische cortex aan het werk ging om bewegingen aan te sturen. ‘We proberen bewegingen te ontcijferen, meer dan spraak direct’, zei hoofdonderzoeker Edward Chang, neurochirurg bij de University of California in San Francisco, tegen MIT’s Technology Review.
 

In het brein

Een volgende stap kan zijn om de elektroden niet óp, maar ín het brein aan te brengen. Daarmee wordt het meten van de hersensignalen nauwkeuriger.

En het systeem is nog niet getest op mensen die door ziekte niet kunnen praten. Waarschijnlijk is dat ook één van de dingen die het team gaat doen. De hoop is dat bij hen de motorische cortex nog zodanig actief is dat het de signalen kan voortbrengen die voorheen naar mond, lippen en tong gingen. Dat is nodig om de kunstmatige spraak te genereren.
 

Kunstarm

Als het lukt om zieke mensen weer een stem te geven, zou dat een grote doorbraak betekenen. Het lukte wetenschappers al eerder om mensen met een dwarslaesie een kunstarm te laten bewegen door eraan te denken. Hersengolven kunnen misschien ook nuttig ingezet worden bij gezonde mensen, bijvoorbeeld voor persoonlijke identificatie.


Beeldmateriaal University of California San Francisco