Když řeč selže kvůli neurologickému onemocnění, neztrácí se jen hlas, ale i část identity. Nové zařízení Revoice vyvinuté na univerzitě v Cambridge nabízí inovativní řešení: náhrdelník, který pomocí senzorů a umělé inteligence převádí tiché svalové pohyby krku do vět vyřčených vlastním hlasem pacienta – s emocemi, nuancemi a téměř v reálném čase.
Představte si, že ztratíte hlas. Všichni jsme někdy ochraptěli, ale dysartrie je jiná. Nejde jen o nachlazení nebo příliš hlasitý křik na koncertě, ale o neurologickou poruchu řeči, která mění způsob koordinace svalů úst, jazyka a hrtanu. V evropském regionu trpí tímto problémem s řečí někdy v životě až jeden ze sedmi lidí, což souvisí zejména s neurologickými onemocněními a stárnutím populace. Při dysartrii se ztrácí schopnost ovládat sílu hlasu, řeč se zpomaluje, slova jsou nezřetelná a někdy je sotva rozumět tomu, co se člověk snaží říci.
Téměř u poloviny lidí, kteří utrpěli cévní mozkovou příhodu, se do tří měsíců od příhody objeví středně těžká nebo těžká dysartrie. Jinými slovy, nejedná se o jednorázový problém prvních dnů, ale o následný problém, který je může provázet měsíce nebo roky. U nejtěžších případů jsou potíže s mluvením tak velké, že prakticky přestanou verbálně komunikovat. A přestože se většina postižených může zotavit díky rehabilitaci s logopedy a neurorehabilitátory, může tento proces trvat měsíce nebo i roky.
Obtíže v komunikaci mezitím zanechávají psychickou stopu a ovlivňují mezilidské vztahy osob trpících dysartrií. Nejde jen o to, že je obtížné se dorozumět: jde o pocit, že je člověk vynechán z konverzace, že není schopen bez námahy vyjádřit vtip, stížnost nebo prosté „mám tě rád“. V současné době je nejlepším řešením pro nejtěžší případy pomalá strategie skládání slov písmenko po písmenku, která přístroj převede do řeči. Těmto systémům se říká augmentativní a alternativní komunikace (AAC): od tabletů s piktogramy až po virtuální klávesnice, které „mluví“ za uživatele, jako například slavný hlasový syntetizér, který používal Stephen Hawking.
Tyto systémy jsou užitečné, ale mají svou cenu: jsou pomalé, vyžadují velké soustředění a především nezní jako dotyčná osoba. Hlas vycházející z reproduktoru je obecný, robotický, bez emocionálních nuancí. A přestože některé případy dysartrie způsobené Parkinsonovou chorobou nebo amyotrofickou laterální sklerózou (ALS) ospravedlňují implantaci rozhraní mozek-stroj, je zapotřebí méně invazivní řešení, bližší každodennímu životu, jako je to, které nedávno navrhli vědci z univerzity v Cambridge. Revoice, jak se jejich výtvor jmenuje, je náhrdelník, který převádí jemné pohyby hrdla na celé věty s emocemi a napodobuje hlas pacienta.
Problém
Abychom pochopili, proč může mít zařízení jako Revoice význam, stojí za to se na chvíli zastavit u toho, co se děje po mrtvici. Když se v mozku ucpe nebo praskne céva, neurony v postižené oblasti jsou zbaveny kyslíku a živin. Pokud se poškozená oblast podílí na ovládání řečových svalů, dochází k dysartrii. Člověk ví, co chce říct, rozumí tomu, co slyší, ale selhává mu „mechanika“ řeči: jazyk se nepohybuje tak, jak by měl, hrtan se špatně koordinuje, dýchání je narušeno.
Tím se liší od afázie, další časté poruchy po mrtvici, kde je problém v samotné řeči: hledání slov, stavba vět, porozumění složitým sdělením. U dysartrie je „vnitřní sdělení“ obvykle neporušené, ale výstupní kanál je poškozený. Je to jako s rozbitou klávesnicí: text máte v hlavě, ale klávesy nereagují.
Luigi Occhipinti, profesor na katedře inženýrství v Cambridge a hlavní řešitel této studie, má o cíli jasno: „Jde o to, vrátit lidem nezávislost. Komunikace je základem důstojnosti a zotavení. Nejde jen o pohodlí, ale i o duševní zdraví. Být omezen v něčem tak zásadním, jako je řeč, má obrovský emocionální dopad, který ovlivňuje mnoho dalších oblastí života.“ Studie na pacientech po cévní mozkové příhodě ukazují zvýšenou míru depresí a úzkostí, pokud je narušena komunikace, a zvýšené riziko sociální izolace a ztráty zaměstnání.
Doufejme, že by to mohlo dokonce zlepšit dodržování rehabilitačních sezení, a tím zkrátit dobu, po kterou budou muset používat zařízení Revoice, než získají zpět svou samostatnost. Možnost lépe komunikovat s terapeutem a vyjádřit bolest, únavu nebo obavy také usnadňuje úpravu cvičení a individualizaci léčby.
Výzkumníci z Cambridge museli najít řešení, které by bylo snadněji proveditelné a flexibilnější než současné strategie, které jsou sice funkční, ale trpí silnými omezeními. „Pacienti obvykle dokážou po určitém nácviku provádět opakující se cviky, ale často mají potíže s otevřenými otázkami a každodenní konverzací,“ uvedl Occhipinti. To znamená, že dokážou opakovat „pa-ta-ka“ nebo přečíst seznam slov, ale jsou zablokováni, pokud jde o improvizaci odpovědi nebo spontánní konverzaci. „A protože se mnoha pacientům nakonec většina nebo celá řeč obnoví, není potřeba invazivních mozkových implantátů, ale je potřeba intuitivnějších a přenosnějších řešení.“
V posledních letech velké výzkumné skupiny prokázaly, že je možné „dekódovat“ řeč přímo z mozku pomocí implantovaných elektrod, jako například práce na Kalifornské univerzitě v San Franciscu nebo na Stanfordu, které umožnily lidem s těžkým ochrnutím komunikovat prostřednictvím rozhraní mozek-počítač. Tyto techniky však vyžadují chirurgický zákrok, jsou nákladné a nejsou určeny pro většinu pacientů s dysartrií po mozkové mrtvici, kteří mají obvykle prognózu částečného nebo úplného obnovení řeči. Zde má smysl pohodlné a reverzibilní externí zařízení.
Řešení
Přestože technologie používaná zařízením Revoice je velmi sofistikovaná, pokud její obvody převedeme na černé skříňky, můžeme její složitost zredukovat na čtyři koncepty. Zdánlivě není zařízení nic jiného než gumový pásek, ke kterému je připevněna hrubá bílá plastová krabička, podobná sportovnímu obojku nebo náramku pro monitorování srdce. Umísťuje se na krk v úrovni hrtanu a přiléhá jako tenká šála.
Revoice má ve skutečnosti senzory schopné detekovat mírné svalové kontrakce, které se objevují v hrtanu, když mluvíme. Tyto senzory neregistrují zvuk, ale pohyb: drobné změny svalového napětí a vibrace v měkkých tkáních krku. Technicky se jedná o jakýsi „tichý mikrofon“ založený na snímačích napětí a tlaku, které zachycují mechanické vibrace hrdla, i když člověk sotva šeptá nebo potichu vokalizuje.
Ve skutečnosti jsou tyto senzory tak citlivé, že dokáží zachytit stahy, i když nemluvíme hlasitě. A to je klíčové, protože stačí, aby pacient potichu vokalizoval, a systém Revoice „přečte jeho úmysly“. Jedná se o tzv. tichou nebo subvokální řeč: mozek vyšle povel k mluvení, svaly se aktivují, ale nevydají žádný slyšitelný zvuk. Tento typ signalizace byl již zkoumán v jiných experimentálních zařízeních, ale zatím s omezenými výsledky a bez tak úzké integrace s pokročilými modely umělé inteligence.
Náhrdelník pak tyto informace předává umělé inteligenci, která se opírá o vzorky hlasu pacienta před dysartrií. Než se zařízení začne používat v každodenním provozu, proběhne kalibrační fáze: nahrají se pacientovy věty (pokud možno z doby před mrtvicí nebo z doby, kdy je jeho řeč jasnější) a modely klonování hlasu se vycvičí, aby se naučily jejich jedinečné charakteristiky: barvu hlasu, přízvuk, rytmus, intonaci. Tento typ technologie, známý jako klonování hlasu, se v posledních letech stal populárním pro hlasové asistenty a virtuální asistenty, ale zde se používá pro zcela jiný účel: vrátit někomu jeho vlastní hlas.
Pokud uživatel neudělá nic jiného, náhrdelník převede jeho svalové kontrakce na slova a přehraje frázi přes vestavěný reproduktor. Například „Pojďme do nemocnice.“. Zjednodušeně by postup vypadal následovně: náhrdelník detekuje vzorec pohybu krku, umělá inteligence jej převede na sekvenci fonémů (základních jednotek řeči) a z nich vygeneruje větu pacientovým personalizovaným syntetickým hlasem. To vše se děje téměř v reálném čase, se zpožděním pouhých několika desetin sekundy, což stačí k udržení plynulé konverzace.
Pokud však subjekt dvakrát přikývne, Revoice větu rozšíří, aby jí dodal více kontextu a dokonce i emocí. Například: „I když už je trochu pozdě, pořád se cítím trochu nesvůj. Můžeme už jet do nemocnice?„. Toto gesto funguje jako jakýsi „přepínač“, který systému říká, aby to, co pacient artikuloval, nejen přepsal, ale také obohatil. K tomu má Revoice další typ senzoru, který v tomto případě snímá srdeční tep prostřednictvím pulzu krční tepny. Náhrdelník tedy nejen „poslouchá“ hrdlo, ale také „snímá“ srdce.
Předáním této informace přes další umělou inteligenci, která „zná“ běžnou tepovou frekvenci subjektu a má informace o čase, počasí nebo teplotě, zesílí zprávu a obohatí tak komunikaci. Zjistí-li, že puls je zrychlený, že je noc a chladno, může z toho vyvodit, že je pacient nervózní nebo nepříjemný, a upravit tón a obsah věty tak, aby to odrážel. Nejde o to, že by si přístroj „vymýšlel“, co člověk nemyslí, ale o přidání nuancí, které se při velmi omezené řeči často ztrácejí: zdvořilost, důraz, starost, naléhavost.
V praxi systém kombinuje tři vrstvy informací:
- signály svalů hrdla, které naznačují, co chce pacient říci.
- fyziologické signály (např. srdeční tep), které naznačují, jak se cítí.
- kontext (denní doba, místo, podmínky prostředí), který pomáhá interpretovat situaci.
Díky tomu všemu umělá inteligence generuje věty, které jsou nejen srozumitelné, ale také přirozené. Místo „chladného“ „Pojedeme do nemocnice.“ může vytvořit „Myslím, že bych měl teď jet do nemocnice, necítím se dobře.“, pokud to kontext odůvodňuje. Tato schopnost kontextualizace je jedním z velkých rozdílů oproti tradičním komunikačním zařízením, která mají tendenci jednoduše reprodukovat přesně to, co uživatel zvolí, bez nuancí.
Koncepce je stejně futuristická jako lichotivé výsledky. Podle výzkumníků dosáhl Revoice chybovosti pouhých 4,2 %. Procento, které klesne na 2,9 %, pokud místo slov vyčíslíme chybovost na větu, a to vysvětluje, proč jeho uživatelé hlásí zvýšení spokojenosti o 55 %. Jinými slovy, většině vygenerovaných vět tazatelé správně rozuměli a pacienti se cítili mnohem příjemněji a „slyšeli“ než při použití běžných nástrojů.
To z něj činí snadno použitelné, rychlé a spolehlivé řešení, které navrací část autonomie těm, kteří ztratili hlas. Zařízení je navíc navrženo tak, aby bylo lehké, dobíjecí a relativně nenápadné, takže jej lze nosit několik hodin denně, aniž by působilo rušivě. Výzkumníci také testovali verze připojené k mobilním telefonům, takže hlas pacienta lze přehrávat prostřednictvím samotného mobilního telefonu nebo posílat prostřednictvím videohovoru, což otevírá možnost využití Revoice pro lékařské konzultace na dálku nebo rozhovory s rodinnými příslušníky, kteří žijí daleko.
Tato studie však byla provedena pouze na pěti pacientech a deseti zdravých lidech, v kontrolovaných laboratorních podmínkách a v omezeném počtu konverzací. Je to slibný první krok, ale stále předběžný. Budeme si muset počkat na výsledky klinické studie, která se již plánuje a která, doufejme, začne v roce 2026. V další fázi se bude posuzovat nejen technická přesnost, ale také velmi praktické otázky: jak dlouho denně jsou pacienti ochotni náhrdelník nosit, jak se integruje s rehabilitací řeči, co se děje v hlučném prostředí nebo když se pacient hodně pohybuje, jak je chráněno soukromí rozhovorů?
Zdroj: Youtube.com
Ještě je před námi dlouhá cesta: více studií, více pacientů, více testů v reálných situacích. Základní poselství je však jasné: kombinace nositelných senzorů a umělé inteligence začíná nabízet konkrétní řešení problémů, které se ještě nedávno zdály nevyhnutelné. Pro ty, kteří po mrtvici ztratili hlas, není myšlenka, že jim ho může pomoci získat zpět jednoduchý náhrdelník – i když jen částečně a dočasně – jen technologickou kuriozitou. Je to příslib, že se mohou znovu zapojit do rozhovorů, které utvářejí jejich životy.
KVÍZ: Jen 1 z 10 Čechů zná všechny slovenské speciality, otestujte své znalosti
Když dětství bolí: Jak britské děti doplácejí na politická rozhodnutí
USA vstupují do nové éry: Jejich hypersonická střela je nezastavitelná
Malý plaz z Oklahomy přepisuje dějiny života na Zemi
Záhady lidského těla: Tyto buňky existují jen v těhotenství a pak zmizí
Tajemství zažloutlých obalů odhaleno: Není to špína
Konec vesmírného smetí: Astroscale má plán na rok 2027
Případy, které NASA nechce komentovat: Co se děje za zavřenými dveřmi
Delchiaroit: nevídaný minerál nalezený ve slavných mramorových lomech v Carraře
