Франк Х. Гюнтер - Frank H. Guenther

Франк Х. Гюнтер (родился 18 апреля 1964 года, Канзас-Сити, Миссури), американец. вычислительный и когнитивный нейробиолог чьи исследования сосредоточены на нейронные вычисления, лежащие в основе речи, в том числе характеристика нейронных основ коммуникативных расстройств и развития мозг-компьютерные интерфейсы для восстановления связи. В настоящее время он является профессором речи, языка и слуха, а также биомедицинской инженерии в Бостонский университет.

Образование

Фрэнк Гюнтер получил степень бакалавра наук. в электротехнике из Университет Миссури в Колумбия (1986), окончил с отличием и занял первое место в инженерном колледже. Он получил M.S. в электротехнике от Университет Принстона (1987) и доктор философии. в когнитивных и нейронных системах Бостонского университета (1993).

Профессиональный

В 1992 году Гюнтер начал работать на факультете когнитивных и нейронных систем Бостонского университета, получив должность в 1998 году. В 2010 году он стал заместителем директора программы магистратуры по нейробиологии и директором специализации по вычислительной нейробиологии в Бостонском университете. В том же году он присоединился к кафедре речи, языка и слуха в BU. Помимо назначений в Бостонский университет, Гюнтер был научным сотрудником Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института с 1998 по 2011 год, а в 2011 году он стал научным сотрудником Институт Пикауэра для обучения и памяти в Массачусетском технологическом институте. С 1998 года он был участником программы PhD по биологии речи и слуху и технологиям в Гарвардский университет - Отделение медицинских наук и технологий Массачусетского технологического института, а с 2003 г. - приглашенный научный сотрудник отделения радиологии Массачусетская больница общего профиля. Гюнтер прочитал множество программных и выдающихся лекций по всему миру и является автором более 55 реферируемых журнальных статей, касающихся нейронных основ речь и блок управления двигателем а также технологии интерфейса мозг-компьютер.

Исследование

Исследование Фрэнка Гюнтера направлено на раскрытие нейронных вычислений, лежащих в основе обработки речи человеческим мозгом. Он является создателем Модель Направления Скоростей Артикуляторов (DIVA), которая в настоящее время является ведущей моделью нейронных вычислений, лежащих в основе производства речи.[1][2][3][4][5] Эта модель математически характеризует вычисления, выполняемые каждой областью мозга, участвующей в производстве речи, а также функцию взаимосвязей между этими областями. Модель была подтверждена широким спектром экспериментальных проверок предсказаний модели, включая исследования электромагнитной артикулометрии, исследующие речевые движения,[6][7][8][9][10] исследования слуховых возмущений, включающие изменение отклика говорящего на его / ее собственную речь в реальном времени,[11][12][13][14] и функциональная магнитно-резонансная томография исследования мозговой активности во время речи,[12][15][16][17] хотя некоторые части модели еще предстоит экспериментально проверить. Модель DIVA использовалась для исследования нейронной основы ряда коммуникативных расстройств, в том числе заикание [18][19] апраксия речи,[20][21] и слабослышащая речь.[8][9][10]

Помимо компьютерного моделирования и экспериментальных исследований, изучающих нейронные основы речи, Гюнтер руководит лабораторией нейронного протезирования Бостонского университета, которая занимается разработкой технологий, которые могут декодировать сигналы мозга глубоко парализованных людей, особенно страдающих от синдром запертости, чтобы управлять внешними устройствами, такими как синтезаторы речи, мобильные роботы и компьютеры. Команда Гюнтера получила широкое освещение в прессе в 2009 году, когда они разработали интерфейс мозг-компьютер для синтеза речи в реальном времени, который позволил заблокированному пациенту Эрику Рэмси воспроизводить гласные звуки в сотрудничестве с доктором Филипом Кеннеди (изобретателем нейротрофический электрод использованный в исследовании) и д-р Джонатан Брумберг.[22] Он также сделал заголовки своих исследований неинвазивных интерфейсов мозг-компьютер для коммуникации.[23][24] В 2011 году Гюнтер основал Разблокировать проект, некоммерческий проект, направленный на предоставление бесплатной технологии интерфейса мозг-компьютер пациентам, страдающим синдромом запертости.

Средства массовой информации

Исследование Фрэнка Гюнтера широко освещалось в научных и основных средствах массовой информации, включая телевизионные ролики на Новости CNN,[25] Час новостей PBS,[23] и Fox News;[26] статьи в научно-популярных журналах Новости природы,[27] Новый ученый,[28][29] Обнаружить,[30][31] и Scientific American;[32][33][34] и освещение в основных СМИ в Esquire,[35] Проводной,[36] Бостонский глобус,[37] MSNBC,[38] и Новости BBC.[39]

использованная литература

  1. ^ Гюнтер, Ф.Х. (1994). Модель нейронной сети приобретения речи и производства речи моторного эквивалента. Биологическая кибернетика, 72, стр. 43-53.
  2. ^ Гюнтер, Ф.Х. (1995). Звук речи, коартикуляция и эффекты скорости в нейросетевой модели речевого образования. Психологическое обозрение, 102, стр. 594-621.
  3. ^ Гюнтер Ф.Х., Хэмпсон М. и Джонсон Д. (1998). Теоретическое исследование систем отсчета для планирования речевых движений. Психологическое обозрение, 105, стр. 611-633.
  4. ^ Guenther, F.H., Ghosh, S.S., Tourville, J.A. (2006). Нейронное моделирование и визуализация корковых взаимодействий, лежащих в основе производства слогов. Мозг и язык, 96, стр. 280-301.
  5. ^ Гольфинопулос, Э., Турвиль, Дж. А., и Гюнтер, Ф. Х. (2010). Интеграция крупномасштабного моделирования нейронных сетей и функциональной визуализации мозга в управление речевой моторикой. NeuroImage, 52, стр. 862-874.
  6. ^ Перкелл, Д.С., Гюнтер, Ф.Х., Лейн, Х., Маттис, М.Л., Стокманн, Э., Тиде, М., и Зандипур, М. (2004). Различие контрастов гласных в воспроизведении говорящими связано с их различением контрастов. Журнал Акустического общества Америки, 116 (4) Pt. 1. С. 2338-2344.
  7. ^ Перкелл, Дж. С., Маттис, М. Л., Тид, М., Лейн, Х., Зандипур, М., Маррон, Н., Стокманн, Э., и Гюнтер, Ф. Х. (2004). Четкость контраста говорящих / ш-ш / связана с их слуховой дискриминацией и использованием эффекта артикуляционной насыщенности. Журнал исследований речи, языка и слуха, 47, стр. 1259-1269.
  8. ^ а б Лейн, Х., Денни, М., Гюнтер, Ф.Х., Мэттис, М.Л., Менар, Л., Перкелл, Дж. С., Стокманн, Э., Тид, М., Вик, Дж., И Зандипур, М. (2005) . Влияние блокады прикуса и слуха на производство гласных. Журнал Акустического общества Америки, 118, стр. 1636–1646.
  9. ^ а б Лейн, Х., Денни, М., Гюнтер, Ф.Х., Хэнсон, Х., Маррон, Н., Мэттис, М.Л., Перкелл, Дж. С., Бертон, Э., Тид, М., Вик, Дж., И Зандипур, М. . (2007). О структуре категорий фонем у слушателей с кохлеарными имплантатами. Журнал исследований речи, языка и слуха, 50, стр. 2-14.
  10. ^ а б Лейн, Х., Мэттис, М.Л., Денни, М., Гюнтер, Ф.Х., Перкелл, Дж. С., Стокманн, Э., Тид, М., Вик, Дж., И Зандипур, М. (2007). Влияние краткосрочных и долгосрочных изменений слуховой обратной связи на контрасты гласных и сибилянтов. Журнал исследований речи, языка и слуха, 50, стр. 913-927.
  11. ^ Виллакорта, В.М., Перкелл, Дж.С., и Гюнтер, Ф.Х. (2007). Сенсомоторная адаптация к возмущениям акустики гласных звуков обратной связи и ее отношение к восприятию. Журнал Акустического общества Америки, 122, стр. 2306-2319.
  12. ^ а б Турвиль, Дж. А., Рейли, К. Дж., И Гюнтер, Ф. Х. (2008). Нейронные механизмы, лежащие в основе контроля речи со слуховой обратной связью. NeuroImage, 39, стр. 1429-1443.
  13. ^ Патель, Р., Низиолек, К., Рейли, К.Дж., и Гюнтер, Ф.Х. (2011). Просодические адаптации к возмущению высоты тона бегущей речи. Журнал исследований речи, языка и слуха, 54, стр. 1051-1059.
  14. ^ Cai, S., Ghosh, S.S., Guenther, F.H., and Perkell, J.S. (2011). Фокусные манипуляции с формантными траекториями выявляют роль слуховой обратной связи в онлайн-контроле как внутрислогового, так и межслогового времени речи. Journal of Neuroscience, 31, стр. 16483-90.
  15. ^ Гош, С.С., Турвиль, Дж. А., и Гюнтер, Ф. Х. (2008). Нейровизуализационное исследование латерализации премотора и вовлечения мозжечка в производство фонем и слогов. Журнал исследований речи, языка и слуха, 51, стр. 1183-1202.
  16. ^ Bohland, J.W. и Guenther, F.H. (2006). ФМРТ-исследование образования последовательности слогов. NeuroImage, 32, стр. 821-841.
  17. ^ Пеева, М.Г., Гюнтер, Ф.Х., Турвиль, Дж. А., Нието-Кастанон, А., Антон, Ж.-Л., Назарян, Б., Аларио, Ф.-Х. (2010). Четкое представление фонем, слогов и надсложных последовательностей в сети речевого воспроизведения. NeuroImage, 50, стр. 626-638.
  18. ^ Макс, Л., Гюнтер, Ф.Х., Гракко, В.Л., Гош, С.С., Уоллес, М.Е. (2004). Нестабильные или недостаточно активированные внутренние модели и управление двигателем с обратной связью как источники дисфлюэнции: теоретическая модель заикания. Современные проблемы коммуникационной науки и расстройств, 31, стр. 105-122.
  19. ^ Сивье, О., Таско, С.М., и Гюнтер, Ф.Х. (2010). Чрезмерная зависимость от слуховой обратной связи может привести к повторению звука / слога: моделирование заикания и условий, вызывающих беглость речи, с помощью нейронной модели производства речи. Журнал нарушений беглости речи, 35, стр. 246-279.
  20. ^ Тербанд, Х., Маассен, Б., Гюнтер, Ф.Х., Брумберг, Дж. (2009). Компьютерное нейронное моделирование речевой моторики при апраксии речи у детей. Журнал исследований речи, языка и слуха, 52, стр. 1595-1609.
  21. ^ Маас Э., Майленд М.-Л., Стори Б.Х. и Гюнтер Ф.Х. (2011). Роль слуховой обратной связи в апраксии речи: эффекты маскировки обратной связи на контраст гласных. 6-я Международная конференция по контролю моторики речи, Гронинген, Нидерланды.
  22. ^ Гюнтер, Ф.Х., Брумберг, Дж. С., Райт, Э. Дж., Ньето-Кастанон, А., Турвиль, Дж. А., Панко, М., Лоу, Р., Зиберт, С. А., Бартельс, Дж. Л., Андреасен, Д. С., Эхирим, П., Мао, Х., и Кеннеди, PR (2009). Беспроводной интерфейс мозг-машина для синтеза речи в реальном времени. PLoS ONE, 4 (12), стр. E8218 +.
  23. ^ а б «Интеллектуальные технологии могут помочь заблокированным пациентам», телеканал PBS News Hour, 14 октября 2011 г., https://www.pbs.org/newshour/rundown/2011/10/brain-powered-technology-may-help-locked-in-patients.html
  24. ^ Наука «Взлом нейронного кода речи» для общественности, WGBH, февраль 2012 г.http://www.scienceforthepublic.org/?page_id=4031
  25. ^ Ли, Ю.С. «Ученые стремятся помочь запертому человеку говорить». CNN 14 декабря 2007 г. http://articles.cnn.com/2007-12-14/health/locked.in_1_brain-activity-neural-systems-neural-signals?_s=PM:HEALTH
  26. ^ Андервуд, К. «Мозговые имплантаты могут позволить« замкнутым »пациентам говорить» Fox News 23 мая 2008 г. http://www.foxnews.com/story/0,2933,357162,00.html
  27. ^ Смит, К. «Мозговой имплант позволяет немому человеку говорить. Пациент с параличом управляет синтезатором речи с помощью своего разума». Новости природы 21 ноября 2008 г. http://www.nature.com/news/2008/081121/full/news.2008.1247.html
  28. ^ Кэллавей, Э. «Запертый человек управляет синтезатором речи с помощью мысли». New Scientist 15 декабря 2009 г. https://www.newscientist.com/article/dn18293-lockedin-man-controls-speech-synthesiser-with-oughtt.html
  29. ^ Томсон, Х. «Аппарат телепатии реконструирует речь по мозговым волнам». New Scientist 31 января 2012 г. https://www.newscientist.com/article/dn21408-telepathy-machine-reconstructs-speech-from-brainwaves.html
  30. ^ Вид, У. С. «Биология… заикания». Discover Magazine 1 ноября 2002 г. http://discovermagazine.com/2002/nov/featbiology
  31. ^ Бейкер, С. «Восстание киборгов: слияние хумов и машин, чтобы помочь парализованным ходить, немым говорить и почти мертвым вернуться к жизни». Discover Magazine 26 сентября 2008 г. http://discovermagazine.com/2008/oct/26-rise-of-the-cyborgs
  32. ^ Гиббс, У. В. «От уст к разуму: новое понимание того, как язык искажает мозг». Scientific American 15 июля 2002 г. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=from-mouth-to-mind
  33. ^ Свобода, Э. «Как избежать большого удушья». Scientific American, февраль / март 2009 г. http://www.nature.com/scientificamericanmind/journal/v20/n1/full/scientificamericanmind0209-36.html
  34. ^ Браун, А.С. «Реализация мыслей: имплантаты задействуют мыслящий мозг». Scientific American 12 ноября 2008 г. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=putting-ought-into-action
  35. ^ Фоер, Дж. «Невыразимая одиссея неподвижного мальчика». Esquire 2 октября 2008 г. http://www.esquire.com/features/unspeakable-odyssey-motionless-boy-1008
  36. ^ Кейм Б. «Беспроводное соединение мозга с компьютером синтезирует речь». Wired 9 декабря 2009 г. https://www.wired.com/wiredscience/2009/12/wireless-brain/
  37. ^ Розенбаум, С. И. «Из тишины - звуки надежды». Boston Globe 27 июля 2008 г. http://www.boston.com/news/health/articles/2008/07/27/out_of_silence_the_sounds_of_hope/
  38. ^ Клотц. I. «Устройство превращает мысли в речь». NBC News 31 декабря 2009 г. http://www.nbcnews.com/id/34642356
  39. ^ «Ум парализованного человека« читается »». BBC News 15 ноября 2007 г. http://news.bbc.co.uk/2/hi/7094526.stm

внешние ссылки

  • Домашняя страница Фрэнка Гюнтера [1]
  • Домашняя страница Лаборатории речи Бостонского университета [2]
  • Домашняя страница Лаборатории нейронных протезов Бостонского университета [3]
  • Программа выпускников Бостонского университета по неврологии [4]
  • Программа PhD Бостонского университета в области вычислительной неврологии [5]
  • Разблокировать проект [6]
  • Как мозг производит язык - и что может пойти не так, Видео, 49:10