โรคหลอดเลือดสมองขโมยความสามารถของเธอในการพูดเมื่ออายุ 30 ปี กำลังช่วยฟื้นฟูมันในอีกหลายปีต่อมา (2023)

ที่งานเลี้ยงแต่งงานของแอน จอห์นสันเมื่อ 20 ปีที่แล้ว ความสามารถในการพูดของเธอปรากฏชัดเจน ในการกล่าวอวยพรเป็นเวลา 15 นาที เธอพูดติดตลกว่าเธอวิ่งไปตามทางเดิน และสงสัยว่ารายการพิธีควรจะพูดว่า "นักเล่นขลุ่ย" หรือ "นักเป่าขลุ่ย" และยอมรับว่าเธอกำลัง "โยกไมค์"

เพียงสองปีต่อมา มิสซิสจอห์นสัน ซึ่งในขณะนั้นเป็นครู ผู้ฝึกสอนวอลเลย์บอล และแม่ของเด็กทารก อายุ 30 ปี ประสบภาวะหลอดเลือดในสมองแตกอย่างรุนแรง ทำให้เธอเป็นอัมพาตและทำให้เธอพูดไม่ได้

เมื่อวันพุธ นักวิทยาศาสตร์รายงานความก้าวหน้าอย่างน่าทึ่งในการช่วยเหลือเธอและผู้ป่วยคนอื่นๆ ให้พูดได้อีกครั้ง ในเหตุการณ์สำคัญของประสาทวิทยาศาสตร์และปัญญาประดิษฐ์ อิเล็กโทรดที่ฝังไว้ได้ถอดรหัสสัญญาณสมองของนางจอห์นสัน ขณะที่เธอพยายามพูดประโยคอย่างเงียบๆ เทคโนโลยีแปลงสัญญาณสมองของเธอเป็นภาษาเขียนและออกเสียง และเปิดใช้งานอวตารบนหน้าจอคอมพิวเตอร์เพื่อพูดคำและแสดงรอยยิ้ม ริมฝีปากเม้ม และการแสดงออกอื่น ๆ

วิจัย,ตีพิมพ์ในวารสาร Natureแสดงให้เห็นครั้งแรกที่คำพูดและการแสดงออกทางสีหน้าได้รับการสังเคราะห์โดยตรงจากสัญญาณสมอง ผู้เชี่ยวชาญกล่าว นางจอห์นสันเลือกอวตาร ซึ่งมีใบหน้าที่คล้ายกับเธอ และนักวิจัยใช้คำอวยพรในงานแต่งงานของเธอเพื่อพัฒนาเสียงของอวตาร

“เราแค่พยายามฟื้นฟูว่าผู้คนเป็นใคร” ดร. เอ็ดเวิร์ด ชาง หัวหน้าทีมศัลยกรรมระบบประสาทแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก กล่าว

“มันทำให้ฉันรู้สึกเหมือนกลับมาเป็นคนอีกครั้ง” นางจอห์นสันซึ่งตอนนี้อายุ 48 ปีเขียนถึงฉัน

เป้าหมายคือการช่วยเหลือผู้ที่ไม่สามารถพูดได้เนื่องจากโรคหลอดเลือดสมองหรือสภาวะต่างๆ เช่น สมองพิการ และโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็งด้านข้างของกล้ามเนื้ออะไมโอโทรฟิค ในการทำงาน การปลูกถ่ายของนางจอห์นสันจะต้องเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิลจากศีรษะของเธอไปยังคอมพิวเตอร์ แต่ทีมงานของเธอและคนอื่นๆ กำลังพัฒนาเวอร์ชันไร้สาย ในที่สุด นักวิจัยหวังว่า คนที่สูญเสียคำพูดอาจสนทนาแบบเรียลไทม์ผ่านภาพคอมพิวเตอร์ของตนเองที่ถ่ายทอดน้ำเสียง การผันคำ และอารมณ์ต่างๆ เช่น ความสุขและความโกรธ

“สิ่งที่น่าตื่นเต้นทีเดียวคือ เพียงจากผิวนอกของสมอง ทีมนักวิจัยก็สามารถได้รับข้อมูลที่ดีทีเดียวเกี่ยวกับลักษณะการสื่อสารที่แตกต่างกันเหล่านี้” ดร. Parag Patil ศัลยแพทย์ระบบประสาทและวิศวกรชีวการแพทย์จากมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าว ได้รับการร้องขอจาก Nature ให้ทบทวนการศึกษาก่อนตีพิมพ์

อุปกรณ์ปลูกถ่ายของนางจอห์นสันมีอิเล็กโทรดมากกว่าเกือบสองเท่า ซึ่งเพิ่มความสามารถในการตรวจจับสัญญาณสมองจากกระบวนการทางประสาทสัมผัสและการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องกับคำพูดที่เชื่อมโยงกับปาก ริมฝีปาก กราม ลิ้น และกล่องเสียง นักวิจัยได้ฝึกฝนปัญญาประดิษฐ์อันซับซ้อนให้จดจำคำต่างๆ ไม่ใช่คำเฉพาะ แต่หน่วยเสียงหรือหน่วยเสียง เช่น "โอ๊ย" และ "อา" ซึ่งท้ายที่สุดแล้วสามารถสร้างคำใดๆ ก็ได้

“มันเหมือนกับเสียงตัวอักษรในการพูด” David Moses ผู้จัดการโครงการกล่าว

ในขณะที่ระบบของ Pancho ผลิตคำได้ 15 ถึง 18 คำต่อนาที อัตราของนางจอห์นสันอยู่ที่ 78 คำโดยใช้รายการคำศัพท์ที่ใหญ่กว่ามาก คำพูดในบทสนทนาโดยทั่วไปคือประมาณ 160 คำต่อนาที

เมื่อนักวิจัยเริ่มทำงานกับเธอ พวกเขาไม่ได้คาดหวังที่จะลองใช้อวตารหรือเสียง แต่ผลลัพธ์ที่น่าหวังคือ "ไฟเขียวขนาดใหญ่ที่จะพูดว่า 'โอเค มาลองสิ่งที่ยากกว่านี้กันเถอะ'” ดร. โมเสสกล่าว

พวกเขาตั้งโปรแกรมอัลกอริธึมเพื่อถอดรหัสการทำงานของสมองให้เป็นรูปแบบคลื่นเสียง และสร้างเสียงพูด Kaylo Littlejohn นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และหนึ่งในผู้เขียนหลักของการศึกษานี้ พร้อมด้วยดร. โมเสส, ฌอน เมตซ์เกอร์, อเล็กซ์ ซิลวา กล่าว และมาร์กาเร็ต ซีตัน

การทำงานร่วมกับบริษัทที่ผลิตแอนิเมชั่นบนใบหน้า นักวิจัยได้ตั้งโปรแกรมอวาตาร์ด้วยข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ นางจอห์นสันจึงพยายามแสดงสีหน้าทั้งดีใจ เศร้า และประหลาดใจ โดยแต่ละรายการมีความเข้มข้นสูง ปานกลาง และต่ำ เธอยังพยายามเคลื่อนไหวกราม ลิ้น และริมฝีปากด้วย สัญญาณสมองที่ถอดรหัสของเธอถูกส่งไปบนใบหน้าของอวาตาร์

เธอพูดผ่านอวตารว่า “ฉันคิดว่าคุณวิเศษมาก” และ “คุณคิดอย่างไรกับเสียงเทียมของฉัน”

เธอและสามีของเธอ วิลเลียม ซึ่งเป็นพนักงานไปรษณีย์ด้วยซ้ำมีส่วนร่วมในการสนทนา. เธอพูดผ่านอวตาร: “อย่าทำให้ฉันหัวเราะ” เขาถามว่าเธอรู้สึกอย่างไรกับโอกาสของโตรอนโต บลู เจย์ส “อะไรก็เป็นไปได้” เธอตอบ

สาขาวิชานี้ดำเนินไปอย่างรวดเร็วจนผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าเวอร์ชันไร้สายที่ได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลกลางอาจมีวางจำหน่ายภายในทศวรรษหน้า วิธีการที่แตกต่างกันอาจเหมาะสมที่สุดสำหรับผู้ป่วยบางราย

ในวันพุธ,ธรรมชาติยังได้ตีพิมพ์ผลการศึกษาของทีมอื่นด้วยดร. เจมี เฮนเดอร์สัน ศาสตราจารย์ด้านศัลยกรรมประสาทที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและหัวหน้าทีม กล่าวว่า เกี่ยวข้องกับอิเล็กโทรดที่ฝังลึกลงไปในสมอง เพื่อตรวจจับกิจกรรมของเซลล์ประสาทแต่ละตัว ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากประสบการณ์ในวัยเด็กของเขาในการเฝ้าดูพ่อพูดไม่ออกหลังเกิดอุบัติเหตุ เขากล่าวว่าวิธีการของพวกเขาอาจมีความแม่นยำมากกว่าแต่มีความเสถียรน้อยกว่า เนื่องจากรูปแบบการยิงของเซลล์ประสาทที่เฉพาะเจาะจงสามารถเปลี่ยนแปลงได้

ระบบของพวกเขาถอดรหัสประโยคที่ 62 คำต่อนาที ซึ่งผู้เข้าร่วม แพท เบนเน็ตต์ วัย 68 ปี ซึ่งมีภาวะ A.L.S. พยายามพูดจากคำศัพท์จำนวนมาก การศึกษาดังกล่าวไม่ได้รวมภาพประจำตัวหรือการถอดรหัสเสียง

ไม่มีแนวทางใดที่แม่นยำอย่างสมบูรณ์ เมื่อใช้ชุดคำศัพท์ขนาดใหญ่ พวกเขาถอดรหัสคำแต่ละคำไม่ถูกต้องประมาณหนึ่งในสี่ของเวลา

ตัวอย่างเช่น เมื่อนางจอห์นสันพยายามพูดว่า "บางทีเราอาจสูญเสียพวกเขาไป" ระบบจะถอดรหัสว่า "บางทีอาจเป็นชื่อนั้นของเรา" แต่เกือบครึ่งหนึ่งของประโยคของเธอ มันถอดรหัสทุกคำได้อย่างถูกต้อง

นักวิจัยพบว่าผู้คนบนแพลตฟอร์มการระดมทุนสามารถตีความการแสดงออกทางสีหน้าของอวาตาร์ได้อย่างถูกต้องเกือบตลอดเวลา การตีความสิ่งที่เสียงพูดนั้นยากกว่า ดังนั้นทีมงานจึงพัฒนาอัลกอริธึมการทำนายเพื่อปรับปรุงสิ่งนั้น “อวาตาร์ที่สามารถพูดได้ของเราเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น” ดร.ชาง กล่าว

ผู้เชี่ยวชาญเน้นย้ำว่าระบบเหล่านี้ไม่ได้อ่านใจหรือความคิดของผู้คน แต่ดร. ปาติลกล่าวว่าพวกเขามีลักษณะคล้ายกับคนตีเบสบอลที่ "ไม่ได้อ่านใจของคนขว้าง แต่ตีความสิ่งที่พวกเขาเห็นคนขว้างทำ" เพื่อทำนายการขว้าง

อย่างไรก็ตาม การอ่านใจอาจเป็นไปได้ในท้ายที่สุด โดยทำให้เกิดปัญหาด้านจริยธรรมและความเป็นส่วนตัว ดร. ฟรีด-โอเกนกล่าว

คุณจอห์นสันติดต่อกับคุณหมอชางในปี 2021 หนึ่งวันหลังจากที่สามีของเธอพาฉันไปพบเธอบทความเกี่ยวกับพันโช ชายอัมพาตนักวิจัยได้ช่วยเหลือ ดร. ชางกล่าวว่าในตอนแรกเขาทำให้เธอท้อใจเพราะเธออาศัยอยู่ในซัสแคตเชวัน แคนาดา ซึ่งห่างไกลจากห้องทดลองของเขาในซานฟรานซิสโก แต่ “เธอยังคงยืนกราน”

นายจอห์นสัน อายุ 48 ปี หางานพาร์ทไทม์ “แอนสนับสนุนฉันเสมอให้ทำในสิ่งที่ฉันต้องการ” รวมถึงเป็นผู้นำสหภาพไปรษณีย์ในพื้นที่ด้วย เขากล่าว “ฉันแค่คิดว่ามันสำคัญที่จะต้องสนับสนุนเธอในเรื่องนี้”

เธอเริ่มเข้าร่วมเมื่อเดือนกันยายนปีที่แล้ว การเดินทางไปแคลิฟอร์เนียใช้เวลาสามวันในรถตู้ที่เต็มไปด้วยอุปกรณ์ รวมถึงลิฟต์สำหรับเคลื่อนย้ายเธอระหว่างรถเข็นและเตียง พวกเขาเช่าอพาร์ทเมนต์ที่นั่น ซึ่งนักวิจัยทำการทดลองเพื่อให้เธอง่ายขึ้น ครอบครัว Johnsons ซึ่งเป็นผู้ระดมเงินทางออนไลน์และในชุมชนของตนเพื่อจ่ายค่าเดินทางและค่าเช่าสำหรับการศึกษาวิจัยหลายปี ใช้เวลาหลายสัปดาห์ในแคลิฟอร์เนีย และกลับบ้านระหว่างช่วงการวิจัย

“ถ้าเธอสามารถทำได้ 10 ชั่วโมงต่อวัน เจ็ดวันต่อสัปดาห์ เธอก็จะทำ” นายจอห์นสันกล่าว

ความมุ่งมั่นเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติของเธอมาโดยตลอด เมื่อพวกเขาเริ่มออกเดท นางจอห์นสันให้เวลานายจอห์นสัน 18 เดือนในการขอแต่งงาน ซึ่งเขาบอกว่าเขาทำ “ในวันที่ตรงกับเดือนที่ 18” หลังจากที่เธอ “ไปหยิบแหวนหมั้นของเธอแล้ว”

มันช้า ทำให้เธอสร้างคำได้เพียง 14 คำต่อนาที แต่มันเร็วกว่าวิธีอื่นที่เธอสามารถสื่อสารที่บ้านได้ นั่นคือการใช้กระดานตัวอักษรพลาสติก ซึ่งเป็นวิธีที่มิสเตอร์จอห์นสันอธิบายว่า “เธอแค่พยายามแสดงให้ฉันเห็นว่าเธอพยายามจะดูจดหมายตัวไหน จากนั้นฉันก็พยายามคิดออก สิ่งที่เธอพยายามจะพูด”

การไร้ความสามารถในการสนทนาอย่างไหลลื่นทำให้พวกเขาหงุดหงิด เมื่อพูดถึงเรื่องโดยละเอียด บางครั้งคุณจอห์นสันก็พูดอะไรบางอย่างและได้รับคำตอบทางอีเมลในวันรุ่งขึ้น

“แอนเป็นนักพูดเก่งในชีวิตมาโดยตลอด เป็นคนชอบเข้าสังคม ชอบพูด แต่ฉันไม่ทำ” เขากล่าว แต่จังหวะของเธอ “ทำให้บทบาทกลับตรงกันข้าม และตอนนี้ฉันควรจะเป็นผู้พูดแล้ว”

นางจอห์นสันกำลังสอนคณิตศาสตร์ ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย สุขภาพและพลศึกษา ตลอดจนฝึกสอนวอลเลย์บอลและบาสเก็ตบอล เมื่อเธอเป็นโรคหลอดเลือดสมองขณะอุ่นเครื่องเพื่อเล่นวอลเลย์บอล หลังจากอยู่ในโรงพยาบาลและสถานพักฟื้นเป็นเวลาหนึ่งปี เธอก็กลับมาบ้านพร้อมกับลูกเลี้ยงวัย 10 ขวบและลูกสาววัย 23 เดือนของเธอ ซึ่งตอนนี้เติบโตขึ้นมาโดยจำไม่ได้ว่าได้ยินแม่ของเธอพูดเลย นายจอห์นสันกล่าว

“การกอดและจูบลูกๆ ของฉันไม่ได้ทำให้ฉันเจ็บปวดมาก แต่มันคือความจริงของฉัน” นางจอห์นสันเขียน “ตะปูจริงๆ ในโลงบอกว่าฉันไม่สามารถมีลูกได้อีก”

เป็นเวลาห้าปีหลังจากโรคหลอดเลือดสมอง เธอรู้สึกหวาดกลัว “ฉันคิดว่าฉันจะตายได้ทุกเมื่อ” เธอเขียนเสริม “สมองส่วนที่ไม่แข็งตัวรู้ว่าฉันต้องการความช่วยเหลือ แต่ฉันจะสื่อสารได้อย่างไร”

ความดื้อรั้นของเธอค่อยๆกลับมาปรากฏอีกครั้ง ในตอนแรก “กล้ามเนื้อใบหน้าของฉันไม่ได้ทำงานเลย” เธอเขียน แต่หลังจากผ่านไปประมาณห้าปี เธอก็ยิ้มได้ตามต้องการ

เธอได้รับการป้อนอาหารทางสายยางทั้งหมดเป็นเวลาประมาณหนึ่งทศวรรษ แต่ตัดสินใจว่าเธออยากจะลิ้มรสอาหารแข็ง “ถ้าฉันตายก็เป็นเช่นนั้น” เธอบอกกับตัวเอง “ฉันเริ่มดูดช็อคโกแลต” เธอเข้ารับการบำบัดด้วยการกลืน และตอนนี้เธอกินอาหารที่สับละเอียดหรืออ่อนๆ “ลูกสาวของฉันและฉันชอบคัพเค้ก” เธอเขียน

เมื่อนางจอห์นสันทราบว่าจำเป็นต้องมีผู้ให้คำปรึกษาด้านการบาดเจ็บหลังจากอุบัติเหตุรถบัสชนร้ายแรงในรัฐซัสแคตเชวันในปี 2018 เธอจึงตัดสินใจเรียนหลักสูตรการให้คำปรึกษาของมหาวิทยาลัยทางออนไลน์

“ฉันมีทักษะด้านคอมพิวเตอร์เพียงเล็กน้อย และด้วยความที่เป็นคนด้านคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ ความคิดในการเขียนรายงานจึงทำให้ฉันกลัว” เธอเขียนในรายงานของชั้นเรียน “ขณะเดียวกัน ลูกสาวของฉันก็อยู่เกรด 9 และได้รับการวินิจฉัยว่ามีความบกพร่องทางการประมวลผล ฉันตัดสินใจก้าวข้ามความกลัวและแสดงให้เธอเห็นว่าความพิการไม่จำเป็นต้องหยุดเราหรือทำให้เราช้าลง”

การช่วยเหลือผู้รอดชีวิตจากการบาดเจ็บยังคงเป็นเป้าหมายของเธอ “เป้าหมายของฉันบนดวงจันทร์คือการได้เป็นที่ปรึกษาและใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อพูดคุยกับลูกค้าของฉัน” เธอบอกกับทีมของ Dr. Chang

ในตอนแรกเมื่อเธอเริ่มแสดงอารมณ์ด้วยอวตาร “ฉันรู้สึกงี่เง่า แต่ฉันชอบรู้สึกเหมือนมีใบหน้าที่แสดงออกอีกครั้ง” เธอเขียน พร้อมเสริมว่าการออกกำลังกายยังช่วยให้เธอสามารถขยับหน้าผากด้านซ้ายเพื่อ ครั้งแรก.

เธอได้รับสิ่งอื่นเช่นกัน หลังจากเกิดโรคหลอดเลือดสมอง “มันเจ็บมากเมื่อฉันสูญเสียทุกสิ่งทุกอย่าง” เธอเขียน “ฉันบอกตัวเองว่าฉันจะไม่มีวันยอมพบกับความผิดหวังนั้นอีกต่อไป”

ตอนนี้ “ฉันรู้สึกเหมือนได้งานอีกครั้ง” เธอเขียน

นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ยังทำให้เธอจินตนาการถึงการได้อยู่ใน “Star Wars”: “ฉันค่อนข้างคุ้นเคยกับการที่จิตใจปลิวว่อน”