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脳信号を音声に変換、患者の会話を支援する研究発表。「しゃべる動きを再現」するアプローチ

脳信号でロボットアームを動かす原理と似てます

Kiyoshi Tane
2019年4月25日, 午後02:00 in science
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米カリフォルニア大学サンフランシスコ校(UCSF)の研究者チームが、脳の信号を音声に変換するインプラント(埋め込み型)インターフェースを発表しました。

この研究は、重度の麻痺を患った人々の会話を助けるシステムに向けての第一歩とのこと。現状では話す能力を失った患者が意思表示をするには並々ならぬ努力を要しますが、ゆくゆくは改善されるかもしれません。

同大学の脳神経外科医エドワード・チャン氏が率いるチームは、すでに手術を受けた5人の患者に100のフレーズを喋ってもらい、脳の信号を記録。その信号データを人間の音声システムを再現するコンピュータモデルに入力したところ、半分は明瞭な音声が合成されたとのことです。



この研究の特徴は、従来のように抽象的な思考を拾うのではなく、人間が音声を発しようとするときに発火する脳神経の信号を拾った点にあります。つまり、「しゃべろうとする脳の信号と、それにより動かされる声帯の動き」を再現したということ。

原理的には脳から手足などの運動神経に発する信号を拾ってロボットの腕を制御する技術と同じアプローチと言えます。

チャン氏いわく「私たちはこれらの動き(喋る動き)を制御する脳の部分を利用しています。直接しゃべらせるのではなく、動きを解読しようとしています」とのことです。脳波から言葉に変換するのではなく、脳の信号が声帯に指令する「動き」をなぞる......といったところでしょう。

実際にどれほど、日常会話の中で聞き取ってもらえるのか。クラウドソーシングサイトに雇われた人々に合成音声を送ってテストしたところ、平均して約50%~70%の単語を理解してもらえたそうです。

つまりこうした点においては、まだまだ改良の余地があるということです。本実験では、信号は脳表面からの信号(ECoG)を集める柔軟な電極パッドを用いていますが、ピッツバーグ大学で同様の研究に携わるAndrew Schwartz氏は、脳組織内にプローブを配置すれば精度ははるかに高くなる可能性があると述べています。

現在でも喉頭や声帯を失った人が声を発するための人工声帯はありますが、麻痺が重く各部の筋肉を動かすのが難しい場合は有効とは言えません。あらゆる患者のコミュニケーションを助け、社会との繋がりを回復するためにも、今後の研究の進展が望まれるところです。




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Source: UCSF
関連キーワード: brain, health, science, voice
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