Мысли обретают голос: прорывной нейроинтерфейс позволяет людям с параличом говорить, просто представляя слова

Ученые разработали новый нейроинтерфейс, который позволяет людям с параличом преобразовывать свои мысли в речь, просто представляя, как они говорят про себя. Этот прорыв открывает новые возможности для восстановления коммуникации у людей, потерявших способность говорить из-за различных заболеваний и травм.

Современные нейроинтерфейсы уже могут расшифровывать нейронную активность в устную речь, но для этого нужно физически пытаться говорить, что может требовать значительных усилий. Поэтому был разработан менее энергозатратный подход, основанный на воображении речи.

Воображение речи: альтернативный и комфортный способ коммуникации

"Мы хотели выяснить, будут ли схожие паттерны активности, когда человек просто представляет слова в голове. И обнаружили, что это может стать альтернативным и даже более комфортным способом для людей с параличом использовать подобные системы для восстановления коммуникации", — говорит нейробиолог Беньямин Мешеде-Краса из Стэнфордского университета.

Для участия в экспериментах, результаты которых вышли в Cell, привлекли четырех людей с тяжелым параличом, вызванным либо боковым амиотрофическим склерозом, либо инсультом ствола мозга, с имплантированными в моторную кору микроэлектродами.

Каждого участника просили попытаться произнести список слов и предложений, а также просто представить их произнесение. Исследователи обнаружили, что активность мозга схожа в обоих случаях, хотя сигналы от воображения слабее.

Обучение искусственного интеллекта: распознавание и декодирование сигналов

Команда обучила модель искусственного интеллекта распознавать эти сигналы и декодировать их, используя базу данных слов объемом до 125 000 слов. Чтобы обеспечить конфиденциальность внутренней речи, исследователи запрограммировали ИИ разблокироваться только тогда, когда человек думал о пароле "Читти-Читти Бэнг-Бэнг", который система определяла с точностью 98%.

В ходе экспериментов выяснилось, что простое представление слова позволяет модели правильно декодировать его в 74% случаев. Это демонстрирует убедительное доказательство концепции, хотя метод пока менее надежен, чем интерфейсы, декодирующие попытки речи, заметил член команды Фрэнк Уиллетт, также из Стэнфорда.

Улучшение сенсоров и ИИ: повышение точности в ближайшие годы

По его словам, дальнейшее улучшение сенсоров и ИИ в ближайшие годы может повысить точность. Ученые уверены, что дальнейшие исследования и разработки позволят значительно повысить точность и надежность нейроинтерфейса.

Участники выразили явное предпочтение этой системе, поскольку она работает быстрее и требует меньше усилий, чем методы, основанные на попытках речи, добавил Мешеде-Краса.

Исследование открывает "интересное направление" для будущих нейроинтерфейсов, считает нейрофизиолог Маришка Ванстенсел из Университетского медицинского центра Утрехта. Однако в нем не проведены четкие различия между попыткой речи, тем, что мы хотим сказать, и мыслями, которые предпочитаем оставить при себе.

Разграничение концепций и защита конфиденциальности: решения пользователя и контроль над мыслями

"Не уверена, что все участники могли четко разделять эти разные концепции — воображаемую и попытки речи", — пояснила она.

По мнению исследовательницы, надо продумать включение и выключение пароля в зависимости от решения пользователя — делиться ли мыслями в ходе разговора.

"Нам необходимо убедиться, что высказывания через нейроинтерфейс — это именно то, что люди хотят сообщить миру, а не то, что они предпочли бы сохранить в тайне", — подчеркнула Ванстенсел.

Важно, чтобы нейроинтерфейс обеспечивал пользователю полный контроль над тем, какие мысли и высказывания передаются во внешний мир.

Чтением мысли называть эту систему преждевременно, убежден профессор Бенджамин Олдерсон-Дэй из Даремского университета.

"Она работает только с очень простыми примерами языка. Если ваши мысли ограничены отдельными словами вроде "дерево” или "птица”, тогда, возможно, есть повод для беспокойства. Но до свободного захвата мыслей и самых сокровенных идей нам еще далеко", — успокоил он.

На данный момент нейроинтерфейс способен декодировать только отдельные слова и простые фразы.

Все нейроинтерфейсы регулируются федеральными агентствами, чтобы гарантировать соблюдение "высших стандартов медицинской этики", заверил Уиллетт.

Интересные факты о нейроинтерфейсах

Нейроинтерфейсы используются для восстановления двигательных функций, лечения неврологических расстройств и улучшения когнитивных способностей.
Существуют различные типы нейроинтерфейсов, включая инвазивные (с имплантацией электродов в мозг) и неинвазивные (с использованием электроэнцефалографии).
Разработка нейроинтерфейсов является быстроразвивающейся областью науки и техники, которая имеет большой потенциал для улучшения жизни людей с ограниченными возможностями.

В заключение, разработка нейроинтерфейса для преобразования мыслей в речь является важным шагом в восстановлении коммуникации у людей с параличом. Хотя технология еще находится на ранней стадии развития и требует дальнейшего совершенствования, она открывает новые возможности для улучшения качества жизни людей с ограниченными возможностями.