Doorbraak brain-computer interfaces?

[Auredium]

Naar aanleiding van het volgende artikel op Tweakers:

Implantaat vertaalt gedachten in spraak
Door Willem de Moor, woensdag 23 december 2009 11:42

Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld waarmee patiënten met het zogeheten locked-in syndroom toch kunnen communiceren met de buitenwereld. Een in de hersenen geïmplanteerde elektrode geeft spraaksignalen door aan een computer.

Na een herseninfarct kan een patiënt in een pseudocomateuze toestand raken, waarbij deze nog wel bij bewustzijn is, maar niet kan spreken of bewegen. Hoewel mensen vaak nog met oogbewegingen kunnen communiceren, zijn de patiënten vrijwel volledig van de buitenwereld afgesloten. Een groep onderzoekers van de Boston-universiteit en het MIT heeft echter een hersenimplantaat ontwikkeld dat elektrische signalen uit de spraakmotorcortex oppikt en deze via een fm-signaal naar een ontvanger stuurt.

De medewerkers van de onderzoeksinstituten implanteerden de elektrode vijf jaar geleden bij een toen 21-jarige patient met het locked-in syndroom. Uitlopers van hersencellen groeiden langzaam de elektrode in en produceerden daar elektrische signalen. Die signalen worden omgezet in een fm-signaal dat naar twee antenne-spoelen op het hoofd wordt gestuurd. Een derde spoel voorziet het implantaat via inductie van stroom. Daarmee is de brein-computer-interface geschikt voor langdurig gebruik en wordt de gebruiker niet gehinderd door bovenmatig veel externe hardware.

Drie elektrodes vangen de signalen van de neuronen op: deze zogenoemde formanten-frequenties, die coderen voor klinkers, worden door software geïnterpreteerd. Gedurende enkele maanden leerde de patiënt op basis van audio-feedback het systeem te gebruiken en hij haalt inmiddels een accuratesse van bijna negentig procent. Bovendien heeft het systeem slechts 50 milliseconde nodig om de signalen van de neuronen op te pikken, te versturen en te vertalen in spraak. Daarmee is het systeem ongeveer even snel als een persoon met intacte neurale paden.

Met meer elektrode-implantaten op meer dan één plaats in de motor-cortex zou het systeem ook in staat moeten zijn medeklinkers op te vangen en te synthetiseren. De onderzoekers denken met een volgende versie van het Neuralynx System, zoals het geheel van implantaat en externe hardware genoemd wordt, tenminste tien maal zoveel neuronen uit te kunnen lezen, wat het klankbereik moet verbeteren. Bovendien biedt het direct relateren van neuronale impulsen aan spraak mogelijkheden voor toekomstig onderzoek.

Bron: Tweakers

---

Ik zie hier wel mogelijkheden in om eerlijk te zijn en dacht dat misschien meerdere erover hun gedachten wilde spreken. Feitelijk gesproken is het een systeem wat woorden die normaal gesproken worden door een implantaat via hde hersenen worden opgepikt. Ofwel zoals in de afbeelding valt te zien zullen de hersenen de woorden die wij normaal spreken (en dus niet denken!) normaal doorvoeren naar de stembanden alwaar deze tot gesproken woorden leiden. in het voorbeeld van het artikal is de doorbraak te danken aan onderzoek bij mensen waar de connectie tussen de hersenen en de stembanden niet meer mogelijk is door een falen in de connectie tussen hersenen en stembanden of stembanden zelf.

Ik voorzie echter meer mogelijkheden. Zo zou het mogelijk moeten zijn om via een circuit of schakelaar te kunnen schakelen tussen stembanden of FM zender bij gezonde mensen. Via een semi-draadloos netwerk (wellicht op korte afstand draadloos naar een conventioneel netwerk zoals mobiele telefonie of dectsets) naar een netwerk dat globaal is. Het is dan mogelijk voor mensen om middels een simpele handeling wereldwijd andere mensen te contacteren en spreken zonder tussenkomst van apparatuur zoals een mobiele telefoon.

---

[Implantaat]
|
|
[Schakelcircuit]
|
|
Via neuraal netwerk? ----Nee-> Spraak/stembanden (dit staat standaard gekozen)
|
|
|
Ja ----> Doorverbinden met basisstation neuraal netwerk

---

Vanaf het neurale netwerk kan het dan met wat standaard 'stemcommando's worden aangesproken zoals een telefoonsysteem. Lijkt me wel ideaal. ALhoewel ik enigzins schuchter ben over de kwaliteit van huidige spraakherkenning. Maar euh? misschien zie ik iets over het hoofd?

[Verwijderd]

Ik heb je titel maar even gefixt. Nerale netwerken?

[BCC]

Dit is ook geen neuraal netwerk, maar een brain-computer interface. Nog een titelfix .
Interessant verhaal, maar wat wil je nou eigenlijk met dit topic?

Ik denk dat weinig mensen hersenchirurgie willen ondergaan om via gedachten hun twitter status te updaten.

[ Voor 46% gewijzigd door BCC op 23-12-2009 13:00 ]

[Verwijderd]

Het artikel waar de TS naar linkt gaat over de mogelijkheden van het menselijk brein. De onmogelijkheden vergeet de TS: Na een bepaalde leeftijd groeien de hersenen niet meer, zodat de leercurve voor de 'patient' 'onmogelijk' is geworden.

Globaal gezien neemt de kans op slaging af, in verhouding tot de leeftijd.

[Auredium]

BCC schreef op woensdag 23 december 2009 @ 12:59:
Dit is ook geen neuraal netwerk, maar een brain-computer interface. Nog een titelfix .
Interessant verhaal, maar wat wil je nou eigenlijk met dit topic?

Ik denk dat weinig mensen hersenchirurgie willen ondergaan om via gedachten hun twitter status te updaten.

Nou ja, ik wilde het concept presenteren. Verder denk ik dat er nog wel meer mee valt te doen dan te twitteren. Je moet je voorstellen dat als er lokaal een 'veld' is of bubbel zeg maar dat je misschien wel 'open communicatie' kunt toestaan. ofwel dat het communiceren in het draadloze bereik er net zo kan worden 'gedacht' als kan worden gesproken. Dus je kunt zo 'stil communiceren met elkaar in het bereik van het draadloze netwerk 10~100 meter max. en gelijktijdig kun je het als 'telefonisch' medium gebruiken voor langere afstanden.

[BadRespawn]

BCC schreef op woensdag 23 december 2009 @ 12:59:
Dit is ook geen neuraal netwerk, maar een brain-computer interface.

Waarbij een van de onderdelen een "neural decoder" is, en het lijkt me dat dat in essentie wel degelijk een kunstmatig neuraal netwerk is. Die zijn immers bij uitstek geschikt voor patroon herkenning.
In die zin is dit qua toepassing wel een doorbraak, maar het is onduidelijk of het neurale netwerk dat daarbij wordt gebruikt op zich een doorbraak is. Dat lijkt me niet, omdat het gaat om het herkennen van een relatief klein aantal klanken/patronen.

Verwijderd schreef op woensdag 23 december 2009 @ 13:08:
Na een bepaalde leeftijd groeien de hersenen niet meer, zodat de leercurve voor de 'patient' 'onmogelijk' is geworden.

Dat is inmiddels al weer achterhaald:

Picower researcher finds neuron growth in adult brain
http://web.mit.edu/newsoffice/2005/neurons.html

[MSalters]

BCC heeft gelijk, dit is geen neuraal netwerk. Het is een koppeling tussen een biologisch neuraal netwerk en een spraaksynthesizer. De elektronische logica is geimplementeerd via een A?D conversie en een spike sorter, en dat zijn geen elektronische neurale netwerken.

Het essentiele kenmerk van een neuraal netwerk is het leervermogen. Dit systeem kan zelf niet leren, maar de patient (met z'n biologisch neurale netwerk) kan het wel leren gebruiken.

Wat betreft het idee van een telefoon implantaat, dat is zeker haalbaar. Ook de bediening ervan via de omgeleide spraakinterface is zeker mogelijk. Daarvoor heb je niet eens echte spraakherkenning nodig. Je krijgt namelijk het directe elektronische signaal van de hersens binnen, wat de gebruiker probeert te zeggen. Je hoeft dus niet het lawaai van flappende stukken vlees te begrijpen

[FunkyTrip]

MSalters schreef op zaterdag 26 december 2009 @ 14:06:
Wat betreft het idee van een telefoon implantaat, dat is zeker haalbaar. Ook de bediening ervan via de omgeleide spraakinterface is zeker mogelijk. Daarvoor heb je niet eens echte spraakherkenning nodig. Je krijgt namelijk het directe elektronische signaal van de hersens binnen, wat de gebruiker probeert te zeggen. Je hoeft dus niet het lawaai van flappende stukken vlees te begrijpen

Dan zullen we ook weten of we werkelijk in onze eigen taal denken of dat we alleen maar 'denken' in onze eigen taal te denken omdat het zo door ons eigen brein geinterpreteerd wordt. De meeste mensen denken in coherente zinnen. Maar hoe denken baby's en peuters voor het moment dat ze een taal leren. Denken ze visuele zaken?

Stel dat de technologie wat verder is en ik stuur een electronisch signaal van mijn gedachten naar de ontvanger en de ontvanger is een Spanjaard... ontvangt hij het dan in het Nederlands of in het Spaans? Of is het een universeel signaal dat door je brein automatisch in je eigen taal wordt omgezet (tenzij dat niet hoeft natuurlijk omdat we alleen maar denken dat we in onze eigen taal denken).

Snapt iemand het nog?

[verleemen]

De doorbraak zit m nog niet in de techniek, maar wel in dat het idee om je hersenen rechtstreeks aan je computer te koppelen. Dat was er wel al een tijdje, maar ik merk dat het idee steeds vaker geopperd word wat wil zeggen dat als het zover is er lang niet zoveel weerstand zal zijn als met andere uitvindingen.

3 electroden in je motorische cortex is natuurlijk helemaal niks, maar toch is het een stap die gemaakt moet worden al zullen in latere ontwikkelingen die rechtstreekse bedrading omzeild moeten worden wil dat aan kunnen slaan. Ik heb ook wel ergens gelezen dat je gevoelens en waarnemingen van een zenuw kan aftappen omdat het proces er als een gemoduleerd signaal door heen loopt.. ( dus echt als data)
Eerlijk gezegd weet ik niet waar we zullen zijn over 1000 jaar na nu en kan ik ook alleen maar met mijn beperkte voorstellingsvermogen alleen maar aardse toepassingen verzinnen.
Natuurlijk hebben we de protheses, maar ik zie ook steeds meer toepassingen in VR. Misschien inderdaad dat je over een tijdje een biefstukje in de computer kan eten maar waarschijnlijk gaat het nog veel verder.

gister bedacht ik nog een kooksimulatie programma voor koks:)