新しい神経インプラントは脳活動を2つの言語に翻訳できる

複数の脳インプラントにより、ユーザーの思考を言葉に翻訳できるようになりましたが、新しいデバイスは、2 つの言語を処理できる初めてのデバイスです。麻痺した男性がスペイン語と英語の両方で会話できるようになるだけでなく、人間の言語処理の性質に関する洞察も得られる可能性があります。

この画期的なバイリンガルインプラントは、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究者らによって設計され、5月20日にネイチャー・バイオメディカル・エンジニアリング誌に掲載された研究で詳細が述べられている。チームの進歩は、神経科学者とエンジニアが男性の皮質に外科手術で電極を埋め込み、神経活動を記録し、その情報をコンピューター画面上の対応するテキストに変換した2021年の画期的な研究を基にしたものである。

しかし、当時、患者の考えは英語でしか表現できなかった。男性は重度の脳卒中を患った後、成人になってから英語を学んだが、母国語であるスペイン語のほうがはるかに親しみやすく、愛着も感じている。

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「人が話す言語は、実はその人のアイデンティティーと深く結びついています」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の神経外科医で研究の共著者でもあるエドワード・チャン氏は論文の付随発表で述べた。「ですから、私たちの長期目標は、単に言葉を置き換えることではなく、人々のつながりを回復することです」

それ以来、チャン氏のチームは、人工知能と予測モデルを組み合わせて神経補綴物のデータを解釈するシステムを開発した。そこから、電極が対応する神経パターンを送信している間に患者に約 200 語を発音するよう依頼してプログラムをトレーニングした。これらが記録されると、研究者はバイリンガル段階に移った。

この新しいシステムは、スペイン語と英語の 2 つのモジュールで構成されており、それぞれのモジュールは、それぞれの言語でフレーズの最初の単語の神経データを照合しようとします。各モジュールの選択には、推定される正確さの確率が伴います。スペイン語のモジュールでは、神経活動が「trabajo (働く)」に一致する確率が 50 パーセントと計算され、英語のモジュールでは、「they」という単語である可能性が 80 パーセントと評価されます。

しかし、そこから AI プログラムは戦術を変えます。最初のニューラル マッチング ステップを繰り返す代わりに、モジュールは確率に基づいて次の単語を予測します。英語とスペイン語の両方の文の推定が完了すると、システムは全体的な確率が高い方のフレーズを表示します。

研究が終わる頃には、新しい AI モジュールは最初の単語の言語を 88 パーセントの確率で正確に判別し、最終的な文章の選択では 75 パーセントの精度を獲得しました。さらに練習を重ねると、患者はインプラントのアップグレードを使用して研究者との自発的な会話に参加することさえできるようになりました。

追加データは、特定の言語に応じて別々の脳領域が活性化されることを示唆した以前の神経科学研究と矛盾しているように見える。しかし、このケースでは、特定の領域での活動の多くはスペイン語と英語で重複していた。

また、成人になってから第二言語しか学ばなかったにもかかわらず、患者の神経活動はバイリンガルとして育った人々の神経活動をほぼ反映していたという証拠もある。研究者らは、これは言語が神経学的特徴を共有していることを示唆している可能性があると考えている。その場合、将来のインプラント翻訳技術はより一般化できる可能性がある。脳インプラントの進歩は今の​​ところ1人の患者でしか研究されていないが、研究チームはより多くの参加者を対象に範囲を広げ、他の言語を使った実験も行っていきたいと考えている。