Gehirn Muster kann Vorhersagen, Sprache der Worte und Silben
Neuronen im Gehirn, die Motorische Hirnrinde, die zuvor dachten, der als aktiver vor allem bei hand-und arm-Bewegungen, die auch aufleuchten während der Rede in einer Weise, die ähnlich ist, um Muster der Aktivität des Gehirns im Zusammenhang mit diesen Bewegungen, schlagen Sie neue Erkenntnisse veröffentlicht, die heute in eLife.
Durch den Nachweis, dass es möglich ist zu identifizieren, die verschiedenen Silben oder Wörter aus der Muster der neuronalen Aktivität, die Studie liefert Einblicke, die möglicherweise verwendet werden, um wiederherstellen die Stimme im Menschen, die die Fähigkeit verloren haben, zu sprechen.
Sprechen beinhaltet einige der am meisten präzise und koordinierte Bewegungen machen die Menschen. Es ist faszinierend, aber schwierig, denn es gibt nur wenige Möglichkeiten, um Messungen von innen jemand das Gehirn, während Sie sprechen. Diese Studie fand im Rahmen des BrainGate2 Gehirn-Computer-Schnittstelle pilot-Studie*, welche Tests ein computer-Gerät, das ‚kommunizieren‘ mit dem Gehirn, einen Beitrag zur Wiederherstellung der Kommunikation und Kontrolle von Prothesen wie Roboter-Arme.
Die Forscher studierten Sprache durch die Aufzeichnung der Aktivität des Gehirns von multi-Elektroden-arrays, die zuvor Platzierten in der motorischen Hirnrinde von zwei Menschen, die an BrainGate 2-Studie. Dieses erlaubt Ihnen, zu studieren, der Zeitpunkt und Ort des Abschusses von einer großen population von Neuronen, die aktiviert wird, während der Rede, anstatt nur ein paar zu einer Zeit.
„Wir haben zuerst gefragt, ob die Nervenzellen in der so genannten „hand knob“ – Bereich des Gehirns mit dem motorischen Kortex aktiv sind, die beim sprechen“, erklärt lead-Autor Sergej Stavisky, Postdoctoral Research Fellow in der Abteilung der Neurochirurgie und der Wu Tsai Neurosciences Institute an der Stanford University, USA. „Dies schien unwahrscheinlich, da dies ist ein Bereich bekannt, zu Steuern, hand-und arm-Bewegungen, nicht die Rede. Aber Hinweise in der wissenschaftlichen Literatur vorgeschlagen, könnte es eine überschneidung gibt.“
Um dies zu testen, das team eingespielt, die neuronale Aktivität von Teilnehmern während einer Vortragsreise Aufgabe, wo Sie hörten, daß einer von 10 verschiedenen Silben, oder einen von 10 verschiedenen kurzen Worten, und Sprach dann die Aufforderung sound nach Gehör ein ‚go‘ cue. Die Feuerrate der Neuronen verändert sich stark während Ihres Sprechens von Wörtern und Silben und den aktiven Neuronen wurden verteilt in dem Teil des motorischen Kortex, die die Forscher Aufnahmen aus. Außerdem ist die Feuerrate nicht so viel ändern, wenn die Teilnehmer hören den Klang, nur, wenn Sie Sprachen es. Diese Veränderung in Neuronen-Aktivität entsprach zudem Gruppen von ähnlichen Klängen, die sogenannten Phoneme, und mit Gesicht und Mund Bewegungen. Dies deutet darauf hin, dass, obwohl es high-level-Trennung von Kontrolle der verschiedenen Körperteile über den motorischen Kortex, der Aktivität der einzelnen Neuronen überschneidungen.
Weiter, das team durchgeführt, eine ‚Entschlüsselung‘ – Analyse, um zu sehen, ob das neuron feuern Muster konnte zeigen, Informationen über den spezifischen Klang gesprochen wird. Sie fanden heraus, dass durch die Analyse der neuronalen Aktivität über fast 200 Elektroden, konnten Sie identifizieren, welche von mehreren Silben oder Worten der Teilnehmer sagte. In der Tat, bestimmte Muster von Neuronen-Aktivität konnte korrekt vorhergesagt werden kann, den sound oder den fehlenden Ton, in mehr als 80% der Fälle für Teilnehmerinnen, und zwischen 55% und 61% der Fälle für die anderen.
„Dies legt nahe, es könnte möglich sein, verwenden Sie diese Aktivität des Gehirns zu verstehen, was Wörter, die Menschen, die nicht sprechen können, zu sagen versuchen“, sagt co-senior-Autor Krishna Shenoy, Howard Hughes Medical Institute Investigator und Hong Seh und Vivian W. M. Lim Professor in der School of Engineering und Co-Direktor des Neuronalen Prothetik Translational Laboratory (NPTL), an der Stanford University.