MIT
Seorang pasien ALS memecahkan rekor dengan berkomunikasi melalui implan otak: 62 kata per menit
Teknologi interface otak dapat membuat orang yang lumpuh, dapat berbicara dengan kecepatan yang hampir normal.
Oleh Antonio Regalado
Delapan tahun yang lalu, seorang pasien kehilangan kemampuannya untuk dapat berbicara karena ALS, atau penyakit Lou Gehrig, yang menyebabkan kelumpuhan progresif.
Dia masih bisa mengeluarkan suara, namun kata-katanya menjadi kurang jelas, dan membuatnya mengandalkan papan tulis atau iPad untuk bisa berkomunikasi.
Sekarang, setelah secara sukarela menerima implan otak, wanita tersebut dapat dengan cepat mengkomunikasikan frasa kata seperti "Saya tidak memiliki rumah sendiri" dan "Sulit sekali" dengan kecepatan berbicara yang setara dengan orang normal.
Itu merupakan kesimpulan dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada akhir pekan di situs web bioRxiv oleh sebuah tim di Stanford University. Penelitian ini belum ditinjau secara resmi oleh peneliti lain. Para ilmuwan mengatakan bahwa relawan mereka, yang diidentifikasi hanya sebagai "subjek T12," yang berhasil memecahkan rekor sebelumnya dengan menggunakan sebuah implan pembaca otak untuk berkomunikasi dengan kecepatan 62 kata per menit, tiga kali lipat dari rekor sebelumnya.
Philip Sabes, seorang peneliti di University of California, San Francisco, yang tidak terlibat dalam proyek ini, menyebut hasil penelitian ini sebagai "terobosan besar" dan mengatakan bahwa teknologi eksperimental pembacaan otak bisa jadi akan segera dirilis ke pasaran dan menjadi sebuah inovasi yang bermanfaat.
"Performa dalam makalah ini sudah berada pada tahap yang diinginkan oleh banyak orang yang tidak bisa berbicara, jika perangkat ini sudah siap," kata Sabes. "Orang-orang akan memerlukannya."
Orang yang tidak mengalami gangguan bicara biasanya berbicara dengan kecepatan sekitar 160 kata per menit.
Bahkan di era keyboard komputer, mengetik dengan jempol, emoji, dan singkatan di internet, berbicara merupakan bentuk komunikasi tercepat antar manusia.
Penelitian baru ini dilakukan di Universitas Stanford. Prapublikasi yang diterbitkan pada tanggal 21 Januari ini mulai menarik banyak perhatian di Twitter dan media sosial lainnya karena pada hari yang sama, salah satu penulis utamanya, Krishna Shenoy, meninggal dunia akibat kanker pankreas.
Shenoy telah mendedikasikan kariernya untuk meningkatkan kecepatan komunikasi melalui interaksi otak, dengan hati-hati menyimpan daftar catatan di situs web laboratoriumnya. Pada tahun 2019, seorang relawan lain yang bekerja bersama Shenoy berhasil menggunakan otaknya untuk mengetik dengan kecepatan 18 kata per menit, sebuah hasil yang menjadi rekor pada saat itu, seperti yang kami ceritakan dalam edisi khusus MIT Technology Review tentang komputasi.
Hubungan antara otak dan komputer yang digunakan oleh tim Shenoy menggunakan bantalan kecil elektroda tajam yang tertanam di korteks motorik seseorang, wilayah otak yang paling terlibat dalam gerakan. Hal ini memudahkan para peneliti untuk menangkap aktivitas dari beberapa lusin neuron sekaligus dan menemukan pola yang menggambarkan gerakan yang sedang dipikirkan seseorang, meskipun orang tersebut lumpuh.
Dalam penelitian sebelumnya, relawan yang lumpuh diminta untuk memikirkan gerakan tangan. Dengan "menerjemahkan" sinyal saraf mereka secara real time, implan membuat mereka dapat mengarahkan kursor di sekitar layar, memilih huruf pada keyboard virtual, bermain video game, atau bahkan mengendalikan lengan robot.
Dalam riset terbaru ini, tim Stanford ingin mengetahui apakah neuron di korteks motorik juga mengandung informasi yang berguna tentang gerakan bicara. Artinya, dapatkah mereka mendeteksi bagaimana "subjek T12" mencoba menggerakkan mulut, lidah, dan pita suaranya ketika dia sedang mencoba untuk berbicara.
Ini adalah langkah kecil dan halus, dan menurut Sabes, satu penemuan besar adalah bahwa hanya terdapat beberapa neuron yang mengandung informasi yang cukup untuk memungkinkan program komputer memprediksi, dengan akurasi yang baik, kata-kata apa yang ingin diucapkan oleh pasien. Informasi tersebut disampaikan oleh tim Shenoy ke layar komputer, di mana kata-kata pasien muncul saat dilontarkan oleh komputer.
Hasil baru ini dikembangkan berdasarkan penelitian sebelumnya oleh Edward Chang dari University of California, San Francisco, yang telah menulis bahwa berbicara memerlukan gerakan yang paling rumit yang dilakukan manusia. Kita mengeluarkan udara, menambahkan getaran yang membuatnya terdengar, dan membentuknya menjadi kata-kata dengan mulut, bibir, dan lidah kita. Untuk membuat suara "f", Anda meletakkan gigi atas di bibir bawah dan mengeluarkan udara-hanya satu dari puluhan gerakan mulut yang dibutuhkan untuk berbicara.
Sebuah langkah maju.
Chang sebelumnya menggunakan elektroda yang diletakkan di atas otak untuk membantu relawan untuk berbicara melalui komputer, namun dalam prapublikasi, para peneliti Stanford mengatakan bahwa sistem mereka lebih akurat serta tiga sampai empat kali lebih cepat.
"Hasil penelitian kami menunjukkan langkah maju yang baik untuk membantu memulihkan komunikasi dengan orang yang mengalami kelumpuhan dengan kecepatan berbicara," tulis para peneliti, termasuk Shenoy dan ahli bedah saraf Jaimie Henderson.
David Moses, yang bekerja dengan tim Chang di UCSF, menjelaskan bahwa penelitian saat ini mencapai "tolok ukur kinerja baru yang mengesankan." Namun, meskipun rekor terus dipecahkan, ia mengatakan, "akan menjadi semakin penting untuk menunjukkan kinerja yang stabil dan dapat diandalkan dalam rentang waktu beberapa tahun." Implan otak komersial mana pun bisa mengalami kesulitan untuk melewati regulasi, terutama jika menurun seiring waktu atau jika tingkat akurasi rekamannya menurun.
Langkah ke depan tampaknya mencakup implan yang lebih canggih dan integrasi yang lebih dekat dengan kecerdasan buatan.
Sistem yang ada saat ini sudah menggunakan beberapa jenis program kecerdasan buatan. Untuk meningkatkan akurasinya, tim Stanford menggunakan perangkat lunak yang memprediksi kata apa yang biasanya muncul berikutnya dalam sebuah kalimat. "I" lebih sering diikuti oleh "am" daripada "ham", meskipun kata-kata ini terdengar mirip dan dapat menghasilkan pola yang sama dalam otak seseorang.
Ditambahkannya sistem prediksi kata ini meningkatkan seberapa cepat subjek dapat berbicara tanpa kesalahan.
Pemodelan bahasa
Tetapi model bahasa " lengkap " yang lebih baru, seperti GPT-3, mampu menulis seluruh esai dan menjawab pertanyaan. menghubungkannya ke interaksi otak dapat membantu orang yang menggunakan sistem ini untuk berbicara lebih cepat lagi, karena sistem akan lebih baik dalam menebak apa yang ingin mereka katakan berdasarkan informasi parsial. "Keberhasilan pengembangan model bahasa yang luas selama beberapa tahun terakhir membuat saya berpikir bahwa prostesis bicara sudah dekat, karena mungkin Anda tidak memerlukan input yang hebat untuk mengeluarkan suara," kata Sabes.
Kelompok Shenoy adalah bagian dari konsorsium yang disebut BrainGate yang telah menempatkan elektroda ke dalam otak lebih dari selusin sukarelawan. Mereka menggunakan implan yang disebut Utah Array, sebuah kotak logam kaku dengan sekitar 100 elektroda seperti jarum.
Beberapa perusahaan, termasuk perusahaan antarmuka otak milik Elon Musk, Neuralink, dan perusahaan rintisan bernama Paradromics, mengatakan bahwa mereka telah mengembangkan antarmuka yang lebih modern yang dapat merekam ribuan-bahkan puluhan ribu-neuron secara bersamaan.
Beberapa orang yang ragu bertanya apakah menghitung lebih dari satu neuron dalam satu waktu akan membuat peningkatan, namun laporan baru ini menunjukkan bahwa hal itu bisa saja terjadi, terutama jika pekerjaannya adalah membaca gerakan yang rumit seperti berbicara.
Para ilmuwan Stanford menemukan bahwa semakin banyak neuron yang mereka teliti bersamaan, semakin sedikit kesalahan yang mereka buat dalam memahami apa yang "T12" coba katakan.
"Ini adalah hal yang penting, karena merupakan upaya perusahaan seperti Neuralink untuk memasang 1.000 elektroda ke dalam otak akan membuat perubahan, jika tugas yang dikerjakan cukup berat," ujar Sabes, yang pernah bekerja sebagai ilmuwan senior di Neuralink. (R.A)
Komentar
Posting Komentar