Công nghệ chuyển đổi tín hiệu não thành giọng nói, giúp người liệt giao tiếp trở lại

Đột phá: Thiết bị biến suy nghĩ thành giọng nói gần như tức thì

Công nghệ đột phá trong giao tiếp thần kinh

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí uy tín Nature Neuroscience mô tả một thiết bị cấy ghép não có khả năng chuyển đổi suy nghĩ thành lời nói trong thời gian thực. Đây là bước tiến vượt bậc so với các hệ thống giao tiếp não-máy tính (BCI) trước đây vốn tồn tại độ trễ đáng kể.

Ann, một phụ nữ 47 tuổi bị liệt tứ chi và mất khả năng giao tiếp suốt 18 năm sau cơn đột quỵ, là người đầu tiên được thử nghiệm thành công với công nghệ này.

Tiến sĩ Gopala Anumanchipalli, tác giả chính của nghiên cứu đến từ Đại học California, cho biết: "Chúng tôi đã có thể chuyển đổi tín hiệu não của cô ấy thành giọng nói cá nhân hóa trong thời gian thực, chỉ trong vòng 1 giây sau khi cô ấy có ý định nói."

Tốc độ xử lý vượt trội

Điểm đột phá chính của công nghệ này là tốc độ xử lý nhanh chóng:

• Các hệ thống BCI trước đây: độ trễ khoảng 8 giây, làm gián đoạn cuộc trò chuyện tự nhiên
• Công nghệ mới: xử lý chỉ trong khoảng 80 mili giây (tương đương 1/2 âm tiết)

Hệ thống này hoạt động liên tục, dịch từng phần nhỏ của ý định giao tiếp thành lời nói theo thời gian thực, tương tự các hệ thống nhận diện giọng nói hiện đại.

Cơ chế hoạt động của thiết bị

Thiết bị mới hoạt động dựa trên một hệ thống điện cực tiên tiến được cấy vào vùng não kiểm soát ngôn ngữ của bệnh nhân. Quá trình chuyển đổi từ ý nghĩ thành lời nói diễn ra qua nhiều bước phức tạp nhưng diễn ra gần như tức thì.

Đầu tiên, các điện cực siêu nhỏ được phẫu thuật cấy ghép sẽ bắt và ghi lại hoạt động điện của tế bào thần kinh khi bệnh nhân tập trung nghĩ về điều họ muốn nói. Những tín hiệu này sau đó được truyền không dây đến một bộ xử lý bên ngoài.

Tại đây, một mô hình trí tuệ nhân tạo chuyên dụng được huấn luyện để nhận dạng mẫu hoạt động não đặc trưng của từng bệnh nhân, sẽ phân tích và giải mã tín hiệu thành các đơn vị âm thanh cơ bản của ngôn ngữ.

Hệ thống sẽ tổng hợp các âm thanh thành câu hoàn chỉnh và phát ra loa với giọng nói được tái tạo từ bản ghi âm trước đây của chính bệnh nhân, giúp họ giữ được bản sắc giọng nói cá nhân.

Quá trình từ lúc bệnh nhân nghĩ đến khi âm thanh được phát ra chỉ kéo dài khoảng 0,8 giây, tạo cảm giác giao tiếp tự nhiên gần như thời gian thực.

Công nghệ này sử dụng hệ thống điện cực ít xâm lấn, tương tự quy trình đã được sử dụng phổ biến trong điều trị động kinh, giúp giảm thiểu rủi ro và tăng khả năng ứng dụng rộng rãi.

Tuy nhiên, các chuyên gia cũng lưu ý rằng công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng và cần thêm thời gian nghiên cứu trước khi có thể được áp dụng rộng rãi.

Tiềm năng và hạn chế

Giáo sư Patrick Degenaar, chuyên gia thần kinh học tại Đại học Newcastle, nhận định đây là "bước tiến quan trọng trong lĩnh vực giao tiếp thần kinh, mở ra tiềm năng to lớn cho các bệnh nhân mất giọng nói."

Tuy nhiên, công nghệ vẫn tồn tại một số hạn chế:

• Hiện chỉ có thể nhận diện khoảng 1.024 từ vựng
• Đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng
• Cần thêm thời gian phát triển trước khi ứng dụng rộng rãi

Ann, người thụ hưởng công nghệ này, bày tỏ niềm vui khi được "nghe lại giọng nói của chính mình" và háo hức với khả năng giao tiếp mà không cần dùng đến phương tiện hỗ trợ truyền thống.

Với đầu tư thích hợp, các nhà nghiên cứu dự đoán công nghệ này có thể được triển khai trong thực tế y khoa trong vòng 5-10 năm tới. Điều này mở ra hy vọng cho hàng triệu người bị mất khả năng giao tiếp do đột quỵ, chấn thương hay các bệnh lý thần kinh khác.

Thành tựu này không chỉ đại diện cho bước tiến trong y học mà còn là minh chứng cho sức mạnh của việc kết hợp giữa công nghệ AI, khoa học thần kinh và kỹ thuật điện tử trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống cho những người khuyết tật.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng