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Pesquisadores traduzem como primatas não humanos ouvem sons

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Pessoas com perda auditiva podem algum dia ser capazes de falar claramente graças ao trabalho de pesquisadores da Brown University.

Eles foram capazes de pegar os sinais neurais no cérebro de macacos rhesus, uma espécie de macacos do Velho Mundo, e traduzi-los para palavras em inglês usando uma interface cérebro-computador.

O trabalho pode abrir caminho para implantes cerebrais para ajudar os deficientes auditivos.

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O processo de primatas não humanos soa igual ao dos humanos

“O objetivo geral é entender melhor como o som é processado no cérebro dos primatas”, disse Arto Nurmikko, professor da Escola de Engenharia de Brown, pesquisador associado do Instituto Carney de Ciência do Cérebro de Brown e autor sênior do estudo. lançamento destacando o trabalho. “O que pode levar a novos tipos de próteses neurais”.

De acordo com a equipe de pesquisadores, os sistemas cerebrais de humanos e primatas não humanos são os mesmos durante a fase inicial de processamento. Ela ocorre no córtex auditivo, classificando os sons com base em coisas como altura ou tom. Os sons são então processados ​​no córtex auditivo secundário. É aí que os sons se distinguem como palavras.

Essa informação é então enviada a diferentes partes do cérebro para processamento e depois fala. Embora os primatas não humanos provavelmente não entendam o que as palavras significam, os pesquisadores queriam aprender como eles processam as palavras.

Para isso, eles gravaram a atividade dos neurônios dos macacos rhesus enquanto ouviam gravações de palavras individuais em inglês e chamados de macacos.

As gravações marcam um primeiro

Os pesquisadores confiaram em dois implantes do tamanho de ervilha com matrizes de microeletrodos de 96 canais para obter as gravações.

Os macacos rhesus eram capazes de ouvir palavras de uma ou duas sílabas, incluindo árvore, bom, norte, críquete e programa. Foi a primeira vez que os cientistas foram capazes de registrar informações auditivas complexas graças aos arranjos multieletrodos.

“Anteriormente, o trabalho coletava dados do córtex auditivo secundário com eletrodos únicos, mas, pelo que sabemos, esta é a primeira gravação multieletrodo desta parte do cérebro”, disse Nurmikko. “Basicamente, temos quase 200 postos de escuta microscópicos que podem nos dar a riqueza e a maior resolução de dados necessária.”

RNNs superou algoritmos tradicionais

Parte do estudo foi focada em determinar qual algoritmo de modelo de decodificação teve melhor desempenho. Jihun Lee, um estudante de doutorado em colaboração com Wilson Truccuolo, um especialista em neurociência computacional, descobriu que as redes neurais recorrentes ou RNNs produziram as reconstruções de maior fidelidade.

Ele superou "substancialmente" os algoritmos tradicionais que foram eficazes na decodificação de dados neurais de outras áreas do cérebro. O objetivo é um dia desenvolver implantes neurais que possam ajudar a restaurar a audição das pessoas.

“O cenário aspiracional é que desenvolvamos sistemas que contornam grande parte do aparelho auditivo e vão diretamente para o cérebro”, disse Nurmikko.

“Os mesmos microeletrodos que usamos para registrar a atividade neural neste estudo podem um dia ser usados ​​para fornecer pequenas quantidades de corrente elétrica em padrões que dão às pessoas a percepção de terem ouvido sons específicos.” Seu trabalho foi publicado em jornal Nature Communications Biology.


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