Исследователи из Стэнфордского университета представили прорывной интерфейс «мозг-компьютер» (BCI), способный преобразовывать воображаемые слова в реальную речь. Этот технологический прибор не просто фиксирует мозговую активность во время речи, а может распознавать слова, которые человек произносит мысленно, даже без движения губ или голосовых связок.
Об этом сообщает ProIT
Уникальные возможности для людей с параличом
В исследовании участвовали четверо людей, имеющих тяжелые нарушения моторики из-за амитрофического склероза и инсульта ствола мозга. Один из участников мог отвечать лишь движениями глаз: вверх — «да», в стороны — «нет». Всем участникам врачи имплантировали микроскопические массивы электродов в двигательную кору мозга — область, отвечающую за речь.
Интерфейс разработан в рамках консорциума BrainGate BCI — многолетнего научного сотрудничества по изучению технологий мозговых интерфейсов. Электроды регистрировали нейронную активность, связанную с речью и движениями, а участники выполняли задания: произносить слова вслух и представлять их мысленно.
Как работает система и результаты тестирования
Нейросети устройства были обучены идентифицировать различные паттерны мозговой активности, соответствующие отдельным фонемам — звуковым единицам речи. Далее система в режиме реального времени складывала из них целые слова и предложения, даже если участник просто думал о них. Исследователи отметили, что внутренняя речь оставляет более слабые, но распознаваемые сигнатуры в мозге по сравнению с громкой речью. Точность декодирования достигла 74%.
“Впервые нам удалось понять, как выглядит активность мозга, когда вы просто думаете о разговоре. Для людей с тяжелыми нарушениями речи и моторики нейрокомпьютерные интерфейсы, распознающие внутреннюю речь, могут сделать общение проще и естественнее”, — уверена ведущая автор исследования, нейробиолог из Стэнфорда Эрин Кунц.
Старший исследователь, научный сотрудник кафедры нейрохирургии Фрэнк Уиллетт подчеркнул, что новая система демонстрирует существенный прогресс в восстановлении речи для людей с физическими недостатками. По его словам, для лиц с частичным параличом даже попытки говорить могут быть изнурительными и усложнять дыхание. Технология декодирования беззвучной речи из мозга способна преодолеть эти вызовы.
Во время экспериментов исследователи заметили, что интерфейс иногда распознавал слова, которые не входили в задание, например, подсчет чисел во время визуальных тестов. Чтобы избежать этого, команда разработала ментальное «блокирование» — декодер активируется лишь после ввода воображаемого пароля. Во время тестирования фраза «chitty chitty bang bang» успешно блокировала нежелательное декодирование в 98% случаев.
Ученые уверены, что в будущем языковые интерфейсы позволят людям общаться силой мысли, а новые BCI-технологии обеспечат восстановление свободного и естественного общения для людей с нарушениями речи.