L'activité cérébrale peut montrer aux scientifiques des mots que nous pensons

Une étude menée par des chercheurs de l’Université de Californie à Berkley et publiée dans PLoS Biology révèle les nouvelles recherches des neuroscientifiques sur la façon dont ils seront capables de comprendre les pensées des patients sans les entendre réellement parler. Cela sera incroyablement utile lors du traitement de patients incapables de parler après un AVC, une paralysie ou même éventuellement pendant le coma.
Brian N. Pasley, chercheur post-doctoral et premier auteur de l'étude, déclare:

«Cette recherche est basée sur les sons qu’une personne entend réellement, mais pour les utiliser pour reconstruire des conversations imaginées, ces principes devraient s’appliquer aux verbalisations internes de l’utilisateur.
Il y a des preuves que l'audition du son et l'imagerie du son activent des zones similaires du cerveau.Si vous pouvez bien comprendre la relation entre les enregistrements cérébraux et le son, vous pouvez soit synthétiser le son les mots avec un type de périphérique d'interface. "

Les scientifiques impliqués dans l'étude ont compris comment décoder l'activité électrique dans le lobe temporal du patient, là où le système auditif se trouve dans le cerveau, lorsque le patient écoute les conversations autour de lui. Ce parallèle entre ce qu'ils sont auditifs et l'activité cérébrale permet aux chercheurs de comprendre ensuite quels mots les patients ont entendus - simplement de l'activité du lobe temporal.
Co-auteur de l'étude, Robert Knight, professeur de psychologie et de neurosciences à UC Berkeley, commente:

"C’est énorme pour les patients qui souffrent de troubles de la parole à cause d’un accident vasculaire cérébral ou de la maladie de Lou Gehrig et qui ne peuvent pas parler. Si des milliers de personnes pouvaient éventuellement reconstruire des conversations imaginées à partir de l’activité cérébrale. nous en dire beaucoup sur la façon dont le cerveau des gens normaux représente et traite les sons de la parole. "

Pour une partie de l'étude, les chercheurs ont examiné 15 volontaires qui subiraient une chirurgie du cerveau, afin de trouver l'emplacement des crises intraitables pour pouvoir retirer la zone lors d'une seconde intervention chirurgicale. Normalement, les neurochirurgiens coupent un trou dans le crâne et placent efficacement les électrodes à la surface du cerveau ou dans le cortex. Pour cette étude, ils ont placé 256 électrodes sur le lobe temporal afin de recueillir des données pendant 7 jours et d'analyser les crises.

Des électrodes réparties dans le lobe temporal du cerveau, où les sons sont traités, un scanner à rayons X (UC Berkeley)
Au cours de l'enquête, Pasley est retourné à l'hôpital pour examiner l'activité cérébrale détectée par les électrodes lorsque les patients ont écouté 5 à 10 minutes de conversation. Il a utilisé ces informations pour changer les sons et les lire. Ceci est possible parce que le cerveau décompose les sons en ses fréquences acoustiques.
Il a dit:

"Nous examinons quels sites corticaux augmentent l'activité à certaines fréquences acoustiques, et à partir de là, nous revenons au son."

Pasely a examiné deux modèles informatiques pour trouver comment les sons parlés étaient liés aux modèles d'activité cérébrale dans les électrodes. Il a ensuite demandé aux patients d'écouter un mot et a utilisé les modèles informatiques pour déterminer le mot dérivé des enregistrements d'électrodes.

Pasley a déclaré que ce type de recherche est similaire à la façon dont un pianiste connaît suffisamment les touches du piano pour pouvoir regarder les touches qu’un autre pianiste touche et sans entendre la musique, il peut toujours l’imaginer ou l’entendre dans sa tête.
Il a déterminé que la méthode qui fonctionnait le mieux pouvait en fait reproduire un son si similaire à l’original que l’équipe pouvait correctement identifier le mot.
Il déclare:

"Nous pensons que nous serions plus précis avec une heure d’écoute et d’enregistrement, puis en répétant le mot plusieurs fois."

Cependant, il a décidé de ne tester les modèles qu'avec un seul mot, car toute machine utilisée pour la première fois devrait avoir une précision de 100%.
Chevalier a ajouté:

"Cette recherche est une étape majeure vers la compréhension des caractéristiques de la parole qui sont représentées dans le cerveau humain. L'analyse de Brian (Pasely) peut reproduire le son entendu par le patient et le reconnaître, même si ce n'est pas parfait."

Knight conclut:

"Avec la neuroprothèse, les gens ont montré qu'il était possible de contrôler les mouvements avec l'activité cérébrale. Mais ce travail, même s'il n'est pas facile, est relativement simple comparé à la reconstruction du langage. Cette expérience porte ce travail à un tout autre niveau."
«À un moment donné, le cerveau doit extraire toutes ces informations auditives et les cartographier sur un mot, car nous pouvons comprendre la parole et les mots, quelle que soit la manière dont ils sonnent. La grande question est la suivante: Une syllabe, un téléphone, un phonème? Nous pouvons tester ces hypothèses en utilisant les données que nous obtenons de ces enregistrements. "

Il pense que cette étude révolutionnaire peut conduire à de nombreuses découvertes médicales exceptionnelles, par exemple, des verbalisations internes imaginées, car les recherches scientifiques montrent que lorsque des personnes à qui on demande d'imaginer de parler, certaines parties de leur cerveau «parlent» réellement le mot.
PLoS Biology Podcast Épisode 2: Décoder le discours du cerveau humain

Écrit par Christine Kearney