|
Новое мозговое устройство считывает внутреннюю речь
|
|
|
|
После того как в 1990-х годах его почти полностью парализовал инсульт ствола головного мозга, французский журналист Жан—Доминик Боби написал книгу о своем опыте - буква за буквой, он моргал левым глазом в ответ на слова помощника, который несколько раз повторял алфавит. Сегодня у людей с подобными заболеваниями часто гораздо больше возможностей для общения. Например, некоторые устройства отслеживают движения глаз или другие небольшие мышечные подергивания, чтобы пользователи могли выбирать слова на экране.
|
|
|
|
И, находясь на переднем крае этой области, нейробиологи совсем недавно разработали мозговые имплантаты, которые могут преобразовывать нейронные сигналы непосредственно в целые слова. Однако эти интерфейсы мозг-компьютер (BCI) в значительной степени требуют от пользователей физической попытки говорить, а это может быть медленным и утомительным процессом. Но теперь новая разработка в области нейронного протезирования меняет это, позволяя пользователям общаться, просто думая о том, что они хотят сказать.
|
|
|
|
Новая система основана во многом на той же технологии, что и более распространенные устройства для “попытки заговорить”. В обоих устройствах используются датчики, имплантированные в часть мозга, называемую моторной корой, которая посылает команды движения в голосовой тракт. Активация мозга, регистрируемая этими датчиками, затем передается в модель машинного обучения, которая интерпретирует, какие сигналы мозга соответствуют тем или иным звукам для конкретного пользователя. Затем система использует эти данные для прогнозирования того, какое слово пользователь пытается произнести.
|
|
|
|
|
|
|
Но моторная кора головного мозга активизируется не только тогда, когда мы пытаемся говорить; она также участвует, в меньшей степени, в воображаемой речи. Исследователи воспользовались этим для разработки своего устройства для расшифровки “внутренней речи” и опубликовали результаты в четверг в журнале Cell. Команда исследовала трех человек с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) и одного с инсультом ствола головного мозга, которым ранее были имплантированы датчики. Используя эту новую систему “внутренней речи”, участникам нужно было только придумать фразу, которую они хотели бы произнести, и она появлялась на экране в режиме реального времени. В то время как предыдущие декодеры внутренней речи были ограничены лишь несколькими словами, новое устройство позволяло участникам извлекать информацию из словаря, насчитывающего 125 000 слов.
|
|
|
|
“Как исследователи, мы ставим перед собой цель найти систему, которая была бы удобной [для пользователя] и в идеале обладала бы натуралистическими свойствами”, - говорит ведущий автор Эрин Кунц, научный сотрудник, занимающийся разработкой нейронных протезов в Стэнфордском университете. Предыдущее исследование показало, что “физические попытки говорить утомительны, и что при этом также существуют ограничения по скорости”, - говорит она. Речевые устройства, подобные тому, которое использовалось в исследовании, требуют, чтобы пользователи делали вдох, как будто они на самом деле произносят слова. Но из-за нарушения дыхания многим пользователям требуется несколько вдохов, чтобы закончить одно слово с помощью этого метода. Попытка заговорить также может привести к появлению отвлекающих звуков и выражений лица, которые пользователи сочтут нежелательными. Благодаря новой технологии участники исследования могли общаться с комфортной скоростью разговора - примерно 120-150 слов в минуту, прилагая не больше усилий, чем требовалось для обдумывания того, что они хотели сказать.
|
|
|
|
Как и большинство ИМК, которые преобразуют активацию мозга в речь, новая технология работает только в том случае, если люди способны преобразовать общее представление о том, что они хотят сказать, в план того, как это сделать. Александр Хут, исследователь BCI в Калифорнийском университете в Беркли, который не принимал участия в новом исследовании, объясняет, что в обычной речи “вы начинаете с представления о том, что хотите сказать. Эта идея воплощается в плане того, как двигать вашими [голосовыми] артикуляторами. Этот план передается непосредственно мышцам, и они его выполняют”. Но во многих случаях люди с нарушениями речи не в состоянии выполнить этот первый шаг. “Эта технология работает только в тех случаях, когда часть ”идея для планирования" работает, но часть "план для движения" нарушена", — говорит Хут, — это совокупность состояний, называемых дизартрией.
|
|
|
|
По словам Кунца, четверо участников исследования с энтузиазмом относятся к новой технологии. “В целом, [присутствующие] были в восторге от возможности снова быстро общаться”, — говорит она, добавляя, что один из участников был особенно взволнован своей новообретенной способностью прерывать разговор — чего он не мог сделать из-за более медленного темпа использования речевого устройства.
|
|
|
|
Чтобы гарантировать, что личные мысли останутся конфиденциальными, исследователи ввели кодовую фразу: “читти-читти-бах-бах”. Когда участники произносили ее про себя, это побуждало BCI начать или прекратить расшифровку.
|
|
|
|
Имплантаты, считывающие информацию о мозге, неизбежно вызывают опасения по поводу конфиденциальности психических данных. На данный момент Хут не обеспокоен тем, что технология используется не по назначению или разрабатывается безрассудно, что говорит о честности исследовательских групп, занимающихся исследованиями в области нейронного протезирования. “Я думаю, что они отлично справляются с работой; ими руководят врачи; они очень ориентированы на пациента. ”Многое из того, что они делают, на самом деле направлено на то, чтобы решить проблемы пациентов, - говорит он, - даже если эти проблемы не обязательно являются тем, о чем мы могли бы подумать“, например, возможность прервать разговор или ”сделать так, чтобы голос звучал больше похоже на их“.
|
|
|
|
Для Кунц это исследование особенно важно. “У моего отца действительно был БАС, и он потерял способность говорить”, - говорит она, добавляя, что именно поэтому она занялась своей областью исследований. “К концу его жизни я как бы стал его личным переводчиком речи, поскольку был единственным, кто мог его понимать. Вот почему я лично осознаю важность и влияние, которые могут оказать такого рода исследования”.
|
|
|
|
Вклад и готовность участников исследования имеют решающее значение в подобных исследованиях, отмечает Кунц. “Наши участники - это действительно невероятные люди, которые добровольно согласились участвовать в исследовании не обязательно для того, чтобы получить выгоду для себя, но и для того, чтобы помочь в разработке этой технологии для людей с параличом в будущем. И я думаю, что за это они заслуживают всяческих похвал в мире”.
|
|
|
|
Источник
|
