Kinesisk-spesifikk talefantasikoding med høyttetthet ECoG

Målet med denne studien er å undersøke om høydensitetselektrokortikografi (ECoG)-signaler registrert fra overflaten av hjernen kan brukes til å dekode nevrale representasjoner av mandarinkinesiske taletrekk, inkludert leksikalsk tone, uten å kreve åpenbare talebevegelser. Studien fokuserer på utvikling og evaluering av dekodingsalgoritmer basert på nevral aktivitet registrert under klinisk indikerte nevrokirurgiske prosedyrer.

Hovedspørsmålene den tar sikte på å besvare er:

Kan høydensitet ECoG-signaler dekodes for å rekonstruere nevrale representasjoner av mandarinkinesiske taletrekk, spesielt leksikalsk tone?

Kan nevral aktivitet registrert under stille auditiv taleimaginering dekodes for å rekonstruere tonespesifikke talerepresentasjoner uten faktisk artikulasjon?

Studien inkluderer to grupper voksne pasienter med nevrologiske tilstander som krever kortikal elektrodeplassering som del av klinisk indikert behandling:

En intraoperativ høydensitet ECoG midlertidig dekning-gruppe, som rekrutterer omtrent 50 pasienter med funksjonsarealgliom eller legemiddelresistent epilepsi som gjennomgår våken nevrokirurgi med midlertidig høydensitet ECoG-dekning for klinisk funksjonell kartlegging.

En permanent høydensitet ECoG implantasjonsgruppe, som rekrutterer omtrent 10 pasienter med alvorlig tale- eller språksvikt forårsaket av nevrologiske tilstander som hjerneslag, hjernetumorer, amyotrofisk lateralsklerose (ALS) eller locked-in-syndrom, som mottar permanent høydensitet kortikal elektrodeimplantasjon for langsiktig overvåking.

Deltakere vil:

Fullføre preoperativ klinisk vurdering som del av standard medisinsk behandling, inkludert hjerneavbildning, språkfunksjonsevaluering og rutinemessig nevrologisk vurdering

Gjennomgå klinisk indikerte våken nevrokirurgiske prosedyrer der høydensitet ECoG-elektroder plasseres på kortikaloverflaten for klinisk funksjonell lokalisering

Utføre språkrelaterte oppgaver, som å lytte til tale, forestille seg tale og begrensede talte responser, mens hjernens elektriske aktivitet registreres i omtrent 20-30 minutter under operasjonen, uten å endre standard kirurgiske prosedyrer

For deltakere i den permanente implantasjonsgruppen, delta i langsiktige oppfølgingsbesøk omtrent hver 2. uke eller månedlig i opptil 12 måneder etter operasjonen, inkludert evaluering av signalkvalitet og forskningsrelatert analyse og optimalisering av dekodingsalgoritmer

Alle kirurgiske prosedyrer som involverer midlertidig eller permanent elektrodeplassering utføres for kliniske indikasjoner og har blitt godkjent gjennom institusjonell etisk og vitenskapelig vurdering. Deltakelse i denne studien endrer ikke standard klinisk behandling for den midlertidige registreringsgruppen og krever ikke ytterligere kliniske prosedyrer utover rutinemessig behandling.

Denne forskningen tar sikte på å støtte langsiktig utvikling av stille hjerne-til-tale kommunikasjonsteknologier for personer med alvorlig tale- eller motorisk funksjonsnedsettelse og å forbedre forståelsen av hvordan frontale, parietale og temporale hjerneområder representerer forestilt tale i tonale språk som mandarinkinesisk.