Kinesiskspecifik talbildskodning med högdensitets-ECoG

Syftet med denna studie är att undersöka om högdensitetselektrokortikografi (ECoG)-signaler som registreras från hjärnans yta kan användas för att avkoda neurala representationer av mandarinkinesiska talegenskaper, inklusive lexikal ton, utan att kräva öppna talrörelser. Studien fokuserar på utveckling och utvärdering av avkodningsalgoritmer baserade på neural aktivitet som registreras under kliniskt indikerade neurokirurgiska ingrepp.

De huvudsakliga frågorna den syftar att besvara är:

Kan högdensitets ECoG-signaler avkodas för att rekonstruera neurala representationer av mandarinkinesiska talegenskaper, särskilt lexikal ton?

Kan neural aktivitet som registreras under tyst auditiv talimagination avkodas för att rekonstruera tonspecifika talrepresentationer utan faktisk artikulation?

Studien inkluderar två grupper av vuxna patienter med neurologiska tillstånd som kräver kortikala elektrodplaceringar som en del av kliniskt indikerad vård:

En intraoperativ högdensitets ECoG temporär täckningsgrupp, som inkluderar cirka 50 patienter med funktionsområdesglioma eller läkemedelsresistent epilepsi som genomgår vaken neurokirurgi med temporär högdensitets ECoG-täckning för klinisk funktionell kartläggning.

En permanent högdensitets ECoG-implantationsgrupp, som inkluderar cirka 10 patienter med svår tal- eller språkstörning orsakad av neurologiska tillstånd som stroke, hjärntumörer, amyotrofisk lateralskleros (ALS) eller locked-in-syndrom, som får permanent högdensitets kortikal elektrodimplantation för långtidsövervakning.

Deltagarna kommer att:

Genomföra preoperativa kliniska utvärderingar som en del av standardmedicinsk vård, inklusive hjärnavbildning, språkfunktionsutvärdering och rutinmässiga neurologiska bedömningar

Genomgå kliniskt indikerade vaken neurokirurgiska ingrepp under vilka högdensitets ECoG-elektroder placeras på den kortikala ytan för klinisk funktionell lokalisering

Utföra språkrelaterade uppgifter, såsom att lyssna på tal, föreställa sig tal och begränsade talade svar, medan hjärnans elektriska aktivitet registreras i cirka 20–30 minuter under operationen, utan att ändra standardkirurgiska procedurer

För deltagare i den permanenta implantationsgruppen, delta i långtidsuppföljningsbesök ungefär varannan vecka eller månadsvis i upp till 12 månader efter operationen, inklusive utvärdering av signalkvalitet och forskningsrelaterad analys och optimering av avkodningsalgoritmer

Alla kirurgiska ingrepp som involverar temporär eller permanent elektrodplacering utförs för kliniska indikationer och har godkänts genom institutionell etisk och vetenskaplig granskning. Deltagande i denna studie förändrar inte standard klinisk vård för den temporära inspelningsgruppen och kräver inte ytterligare kliniska procedurer utöver rutinbehandling.

Denna forskning syftar till att stödja den långsiktiga utvecklingen av tyst hjärna-till-tal-kommunikationsteknologi för personer med svåra tal- eller motoriska funktionsnedsättningar och att förbättra förståelsen för hur frontala, parietala och temporala hjärnområden representerar föreställt tal i tonspråk som mandarinkinesiska.