Нарушение речи, известное как дизартрия, является очень распространенным последствием инсульта, затрагивающим почти половину всех выживших. Инсульт может вызвать слабость лицевых мышц и голосовых связок, что затрудняет беглую, четкую речь и произнесение полных предложений. Хотя большинство людей в конечном итоге выздоравливают, этот процесс часто медленный и сложный, и он значительно влияет на качество жизни во время реабилитации.
Ученые из Кембриджского университета работают над тем, чтобы изменить эту ситуацию. Опираясь на предыдущие исследования, они разработали носимое устройство под названием Revoice, призванное помочь людям с дизартрией общаться более естественно.
«Когда у людей после инсульта развивается дизартрия, это может быть крайне неприятно, потому что они точно знают, что хотят сказать, но физически испытывают трудности с тем, чтобы это сделать, поскольку сигналы между мозгом и горлом нарушены из-за инсульта», — объясняет профессор Луиджи Оккипинти, один из руководителей исследовательской группы.
Именно для считывания и восстановления этих сигналов и предназначен Revoice. Поскольку многие пациенты со временем восстанавливают естественную речь и нуждаются лишь во временной помощи, инвазивные решения, такие как мозговые имплантаты, часто оказываются ненужными. Revoice предлагает неинвазивную, носимую альтернативу.
Одной зарядки аккумулятора Revoice должно хватить на целый день использования. (Кембриджский университет)
Устройство выглядит как мягкий регулируемый чокер с текстильными датчиками натяжения и беспроводной печатной платой. Его встроенная система искусственного интеллекта декодирует речевые сигналы с помощью двух агентов ИИ: один восстанавливает слова из речи, произносимой беззвучно, и предсказывает фразы, считывая вибрации в мышцах горла, а другой определяет эмоциональное состояние пациента, измеряя пульс на шее. Это позволяет устройству не только восстанавливать целые предложения, но и делать их эмоционально насыщенными и логичными.
Ранее системы распознавания речи беззвучно тестировались в основном на здоровых участниках и не имели реального практического применения. Кроме того, они требовали от пользователей пауз от одной до трех секунд между словами, создавая неудобные, неестественные задержки в речи. Revoice преодолевает эти ограничения, используя систему датчиков на горле, управляемую искусственным интеллектом, и облегченную большую языковую модель для мгновенного преобразования произнесенных слов в полные предложения.
Схема, демонстрирующая работу Revoice. Кембриджский университет.
После первоначального тестирования на здоровых участниках устройство прошло некоторую оптимизацию и впоследствии было протестировано на пяти пациентах, перенесших инсульт, показав впечатляюще низкий уровень ошибок: 4,2% для слов и 2,9% для предложений. В одном из примеров пациент прошептал фразу «Мы едем в больницу», которую Revoice преобразовал в «Несмотря на то, что уже поздно, мне все еще некомфортно. Можем ли мы сейчас поехать в больницу?». Участники сообщили о 55-процентном увеличении удовлетворенности пользователей и подтвердили, что устройство позволило им общаться так же бегло, как и до инсульта.
Исследователи полагают, что помимо пациентов, перенесших инсульт, это устройство может помочь также людям с болезнью Паркинсона и боковым амиотрофическим склерозом.
Движения горла отслеживаются с помощью встроенных датчиков деформации (Кембриджский университет).
Устройство Revoice изготовлено из прочной, дышащей и моющейся ткани, что делает его практичным для повседневного использования. Оно питается от батареи емкостью 1800 мВт·ч, которой, как ожидается, хватит на целый день работы от одной зарядки. Прежде чем продукт поступит на рынок, ему необходимо пройти более масштабные клинические испытания. В случае успеха исследовательская группа планирует добавить поддержку нескольких языков и более широкий спектр выражений эмоций.
Результаты исследования описаны в статье, недавно опубликованной в журнале Nature Communications .
