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Des chercheurs traduisent comment les primates non humains entendent les sons

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Les personnes malentendantes pourront un jour parler clairement grâce aux travaux de chercheurs de l'Université Brown.

Ils ont pu prendre les signaux neuronaux dans le cerveau de macaques rhésus, une espèce de singes de l'Ancien Monde, et les traduire en mots anglais à l'aide d'une interface cerveau-ordinateur.

Les travaux pourraient ouvrir la voie à des implants cérébraux pour aider les malentendants.

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Le processus des primates non humains ressemble à celui des humains

«L'objectif primordial est de mieux comprendre comment le son est traité dans le cerveau des primates», a déclaré Arto Nurmikko, professeur à la Brown's School of Engineering, chercheur associé au Brown's Carney Institute for Brain Science et auteur principal de l'étude, dans une presse. communiqué mettant en évidence le travail. «Ce qui pourrait finalement conduire à de nouveaux types de prothèses neurales.»

Selon l'équipe de chercheurs, les systèmes cérébraux des humains et des primates non humains sont les mêmes pendant la phase de traitement initiale. Il se produit dans le cortex auditif, triant les sons en fonction de choses comme la hauteur ou le ton. Les sons sont ensuite traités dans le cortex auditif secondaire. C'est là que les sons se distinguent en tant que mots.

Ces informations sont ensuite envoyées à différentes parties du cerveau pour traitement, puis parole. Bien que les primates non humains ne comprennent probablement pas ce que signifient les mots, les chercheurs voulaient apprendre comment ils traitent les mots.

Pour ce faire, ils ont enregistré l'activité des neurones des macaques rhésus tout en écoutant des enregistrements de mots anglais individuels et de cris de macaques.

Les enregistrements marquent une première

Les chercheurs se sont appuyés sur deux implants de la taille d'un pois avec des réseaux de microélectrodes à 96 canaux pour obtenir les enregistrements.

Les macaques rhésus étaient capables d'entendre des mots d'une et deux syllabes, y compris arbre, bon, nord, cricket et programme. C'était la première fois que les scientifiques étaient capables d'enregistrer des informations auditives complexes grâce aux réseaux multiélectrodes.

«Auparavant, les travaux avaient recueilli des données du cortex auditif secondaire avec des électrodes uniques, mais pour autant que nous sachions, c'est le premier enregistrement multiélectrode de cette partie du cerveau», a déclaré Nurmikko. «Essentiellement, nous avons près de 200 postes d'écoute microscopiques qui peuvent nous donner la richesse et la résolution plus élevée des données nécessaires.»

Les RNN ont surpassé les algorithmes traditionnels

Une partie de l'étude était axée sur la détermination de l'algorithme du modèle de décodage qui fonctionnait le mieux. Jihun Lee, un étudiant au doctorat en collaboration avec Wilson Truccuolo, un expert en neurosciences computationnelles, a découvert que les réseaux de neurones récurrents ou RNN produisaient les reconstructions de la plus haute fidélité.

Il surpassait «sensiblement» les algorithmes traditionnels qui avaient été efficaces pour décoder les données neuronales d'autres régions du cerveau. L'objectif est de développer un jour des implants neuronaux qui pourraient aider à restaurer l'audition des gens.

«Le scénario ambitieux est que nous développons des systèmes qui contournent une grande partie de l'appareil auditif et vont directement dans le cerveau», a déclaré Nurmikko.

«Les mêmes microélectrodes que nous avons utilisées pour enregistrer l'activité neuronale dans cette étude pourraient un jour être utilisées pour fournir de petites quantités de courant électrique selon des schémas qui donnent aux gens la perception d'avoir entendu des sons spécifiques. Leur travail a été publié dans un journal Nature Communications Biologie.


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