客觀日本

日本東北大學透過細胞分泌的「外泌體」解讀溝通密碼

2023年10月11日 生物醫藥

日本東北大學筒井健一郎教授等人組成的研究團隊正在嘗試透過分析大腦和身體的資料來解讀資料產生時的情感,並將其應用於人際交流。除了分析腦電波和自律神經系統的活動外,還透過兩種方法來解讀各種細胞排出的體液中的微小粒子「外泌體」。 研究團隊希望能構建起定量測量系統,並在2050年透過機器人學和虛擬實境(VR)等設備實施廣泛應用。

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該系統被命名爲「自在翻譯機」,旨在應用於日常溝通。

該系統由解讀人情感的解讀功能和將解讀到的資訊傳達給對方的表達功能組成。如果能夠有效地量化情感並傳達出去,那麼就有望將該技術廣泛應用於語言無法充分表達時的溝通以及與難以表達自己意思的嬰幼兒進行溝通。

以東北大學筒井教授爲首的神經科學領域與東京大學的分子生命科學、機器人工學的研究人員正在致力於實施這一目標。負責研究倫理和隱私保存的專家也加入了該團隊。

該系統具體是如何解讀情感的呢?主要利用了腦部活動狀態以及心率和血壓等生理活動資料來進行即時狀態的評估。

作爲中長期指標,研究人員將重點放在「外泌體」上。針對睡眠不足或情緒低落等日常生活中存在的情感,計劃透過血液等採集的體液情況進行測定。

外泌體是各種細胞釋放到體液中的微粒子,包含蛋白質和基因資訊,被認爲在細胞間的資訊傳遞中起着重要作用,也有觀點指出其與大腦功能有關。然而,關於外泌體的功能仍有許多未知之處。研究團隊認爲,如果能夠揭示它與大腦的關係,將成爲解讀複雜情感的關鍵。

將評估後的情感透過表達機器傳達給對方。除了語言以外,研究團隊還考慮透過聲音的重複和顏色的變化來傳達情感。計劃結合非語言的方法來視覺化情感。此外還計劃讓人工智慧(AI)根據個人資訊和性格特徵來判斷情感的表達方式。

研究團隊在進行基礎研究的同時也在推進社會應用方面的工作。具體來說,將該系統應用於廣泛普及平板電腦的小學和國中的教育的現場。驗證該技術是否有助於學生和教師之間的溝通。

研究團隊制定的計劃表如下:2027年完成原型設計,2032年建立定量方法。短期策略是利用透過帶有健康管理功能的智慧手錶等流行部件來實施個性化定製。

對於相對複雜的外泌體分析中所用到的體液的收集和分析,將透過定期維護和改進有效利用。筒井教授表示,目標是在2050年超越現有的智慧型手機和VR設備等硬體,實施在任何設備上都能使用該系統。

隱私保存,不可或缺

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如果研究團隊的目標——「自在翻譯機」得以實施,將透過非語言介入的方式爲難以參與社會活動的人提供更多可能性。對社會實際應用的研究可以從對發育性殘障者提供溝通幫助開始,但後續也可以將幫助物件擴展到那些由於腦部障礙而難以開口表達的人。

同時有助於擴大身體的延展性。透過作爲分身的機器人進行對話,可能會提高對話表達的清晰度。筒井教授指出:「關鍵在於溝通時可以調整資訊量的多少。」

然而,最大的課題仍然是倫理道德和隱私問題。正確地傳達感情的意思當然也包括不想讓別人知道的感情不會傳達給對方的安全。必須在不斷改進技術的同時,始終保持對倫理道德的高度重視。

筒井教授表示:「必須確保客戶在沒有負擔的情況下選擇情感的表達方式。」此次,東北大學哲學系的研究人員也參與制定了「自在翻譯機」的操作指南,包括了2023年版和2050年版兩種方案。既然涉及到對人的情感的處理,就必須進行詳細的制度設計和運用。

日文:前田悠太、《日經產業新聞》、2023/9/22
中文:JST客觀日本編輯部