Система, разработанная исследователями из Стэнфордского унииверситета, с помощью нейроимпланта «расшифровывает» внутренний монолог пациента. Исследование опубликовано в журнале Cell.
Нейроимпланты уже тестировали для распознавания речи у людей, которые из-за тяжелого паралича лишены возможности общаться. В этих случаях имплант, внедренный в моторную кору мозга, фиксирует нейронные сигналы, указывающие на попытку человека написать или произнести слово. Новая система научилась считывать сигналы, связанные с мысленным проговариванием слов — без намеренного движения.
В исследовании четырем пациентам с нарушениями речи и движения имплантировали массив микроскопических электродов размером меньше горошины. Участников просили мысленно проговаривать простые слова, а нейросеть анализировала паттерны активности в двигательной коре — области, которая обычно контролирует мышцы речи.
Алгоритм машинного обучения распознал нейронные «подписи» отдельных фонем — мельчайших звуковых единиц речи — и собирал их в слова и предложения. Система декодировала внутреннюю речь с уровнем ошибок от 14% до 33% для словаря в 50 слов. При тестировании на большом словаре в 125,000 слов уровень ошибок составил от 26% до 54%. Это ниже точности при распознавании попыток реальной речи, но достаточно для доказательства принципа.
Паттерны активности при внутреннем монологе оказались похожи на сигналы при попытках речи, но менее выражены — словно мозг «репетирует» движения, не выполняя их.
Чтобы защитить приватность пациентов и исключить случайное «подслушивание» мыслей, исследователи разработали систему безопасности: устройство активируется только после мысленного произнесения особой кодовой фразы, случайно воспроизвести которую практически невозможно.
Чтобы повысить точность распознавания, команда планирует исследовать другие области мозга — например, зоны, связанные с языком и слухом. Также ученые рассчитывают на улучшение оборудования: полностью имплантируемые беспроводные устройства, способные регистрировать больше нейронов. Ранее о работе над похожим устройством — чипом «Телепатия» — сообщала компания Илона Маска Neuralink.
Хотя пока технология находится на стадии экспериментов и доступна лишь в рамках исследований, в будущем она может вернуть возможность общения миллионам людей с параличом, вызванным боковым амиотрофическим склерозом, инсультами и другими неврологическими заболеваниями.
Читать далее:
Посмотрите, как сотни сомов взбираются вверх по водопаду
Самая далекая звезда — не то, чем кажется, считают астрономы
Анализ ДНК из братской могилы раскрыл причины гибели солдат Наполеона
На обложке: нейроимплант, который устанавливали пациентам. Фото: Jim Gensheimer, Stanford Medicine