Новый нейрокомпьютерный интерфейс помог визуализировать рукописный текст, о котором думал участник эксперимента.
Каждое наше действие сопровождается определённым рисунком мозговой активности, планомерным включением и выключением разных мозговых центров. Для речи, движения, письма есть свой особый нейронный цикл, запускающий эти процессы.
Нарушение проведения сигналов от мозга к мышцам (к примеру, из-за травмы) приводит к неспособности человека двигаться или говорить. Десятилетиями ученые работают над способами объединить активность мозга с компьютерным интерфейсом, который позволил бы исследователям понимать и лечить неврологические нарушения, а пациентам – общаться с внешним миром.
Новый интерфейс мозг-компьютер, разработанный учеными из Стэнфордского университета, дает человеку возможность написать текст, пользуясь лишь силой мысли. Программа, оснащённая искусственным интеллектом, в паре с имплантируемыми в мозг электродами смогла "прочитать" мысли полностью парализованного человека и преобразовать их в рукописный текст.
Эта технология позволит миллионам парализованных людей по всему миру вновь поговорить с родными и взаимодействовать с обществом.
Предыдущая разработка авторов этой технологии расшифровала нейронную цепь, отвечающую за движения руки, что позволило парализованным людям двигать курсором и печатать на виртуальной клавиатуре. Однако такой способ оказался недостаточно быстрым: скорость печати составляла около 40 знаков в минуту (средняя скорость печати на клавиатуре – 190 знаков в минуту).
Чтобы увеличить скорость коммуникации, исследовательская группа обратилась к визуализации рукописного текста. Ученые надеются, что со временем и практикой люди смогут общаться таким способом так же быстро, как набирать сообщения на смартфоне.
Обновлённая техника позволила участнику исследования мысленно набирать текст со скоростью 90 знаков в минуту. Учитывая, что добровольцу на момент исследования было 65 лет, скорость его письма была немногим ниже, чем средняя скорость набора текстового сообщения пожилых людей (115 знаков в минуту на смартфоне).
Единственный участник исследования полностью парализован ниже шеи после спинномозговой травмы, случившейся в 2007 году. В 2016 году нейрохирург и соавтор этой работы Джейми Хендерсон (Jaimie Henderson) имплантировал в его мозг два небольших чипа. В каждом из них была сотня электродов, считывающих активность нейронов. Импланты были установлены в участок моторной коры головного мозга, контролирующий движения рук, что позволило учёным записать характер мозговой активности, связанной с письменной речью.
Ведущий автор этой работы Фрэнк Уиллетт (Frank Willett) планирует сосредоточиться именно на этом методе коммуникации и протестировать его с участием других парализованных добровольцев. Теоретически, со временем можно будет разработать специальный упрощенный язык, наподобие жестового, который ускорит такую "ментальную" коммуникацию.
Также исследователи отмечают, что подобную технику в будущем можно будет применять при травмах головного мозга, а также восстановлении после инсульта.
Пока что интерфейс, позволяющий человеку писать силой мысли, является серьёзным прорывом в области нейрокомпьютерной коммуникации. Однако учёные уже видят перед собой новые горизонты развития: настоящим достижением может стать интерфейс, способный расшифровать устную речь. То есть, в идеале, человек сможет лишь подумать о том, что он хочет сказать, и машина преобразует его мысль в слова.
"Очень непросто расшифровать устную речь с достаточной точностью и нужным объемом словарного запаса, чтобы люди могли вести разговор на общие темы. Здесь гораздо более высокое отношение сигнал/шум, поэтому это гораздо сложнее передать на компьютер. Сейчас мы очень рады, что можем с высокой точностью расшифровать письменную речь. Каждая буква вызывает совершенно своеобразный рисунок мозговой активности", – объясняет профессор Уиллетт.
Исследование было опубликовано в издании Nature.
Подписывайтесь на наш канал в Дзен! Еще больше интересного: https://zen.yandex.ru/vesti.ru