Mokslininkai rado būdą, kaip iššifruoti smegenų signalus į kalbą

Konceptuali smegenų bangų ir kalbos iliustracija Nikas Mažasis

Jums nereikia apie tai galvoti: kai kalbate, jūsų smegenys siunčia signalus į lūpas, liežuvį, žandikaulį ir gerklas, kurios kartu sukuria numatytus garsus.

Dabar San Francisko mokslininkai teigia, kad pasinaudojo šiais smegenų signalais, kad sukurtų įrenginį, galintį išspjauti visas frazes, pvz., „Nešaukite Čarlio nešvarių indų“ ir Kritinę įrangą reikia tinkamai prižiūrėti.

Tyrimas yra žingsnis link sistemos, kuri galėtų padėti stipriai paralyžiuotiems žmonėms kalbėti, o galbūt vieną dieną sukurti vartotojų įtaisus, leidžiančius bet kam išsiųsti tekstą tiesiai iš smegenų. .

Kalifornijos universiteto San Franciske neurochirurgo Edwardo Chango vadovaujama komanda užfiksavo penkių epilepsija sergančių žmonių, kuriems jau buvo atlikta smegenų operacija, smegenis, kaip jie kalbėjo iš 100 frazių sąrašo.

Kai Chango komanda vėliau tiekė signalus į kompiuterinį žmogaus balso sistemos modelį, ji sukūrė sintezuotą kalbą, kuri buvo maždaug pusė suprantama.

Kalbos pavyzdys, sukurtas dekoduojant paciento smegenų signalus.

Stengiasi ne dėl abstrakčių minčių, o įsiklausoma, ar nedega nervai, kai jie liepia jūsų balso organams judėti. Anksčiau mokslininkai naudojo tokius motorinius signalus iš kitų smegenų dalių, kad galėtų valdyti robotų rankas.

Mes paliečiame smegenų dalis, kurios kontroliuoja šiuos judesius – bandome iššifruoti judesius, o ne kalbą tiesiogiai, sako Changas.

Chango eksperimento metu signalai buvo įrašyti naudojant lanksčią elektrodų padėklą, vadinamą elektrokortikografijos matrica arba ECoG, kuri yra ant smegenų paviršiaus.

Siekdami patikrinti, ar signalai gali būti panaudoti atkuriant tai, ką pacientai pasakė, mokslininkai apibendrinus rezultatus suvaidino žmonėms, pasamdytiems „Mechanical Turk“ svetainėje, kuri bandė juos perrašyti naudodami galimų žodžių rinkinį. Tie klausytojai galėjo suprasti vidutiniškai apie 50–70 % žodžių.

Tai turbūt geriausias BCI [smegenų ir kompiuterių sąsajų] darbas šiuo metu, sako Andrew Schwartz, tokių technologijų tyrinėtojas iš Pitsburgo universiteto. Jis sako, kad jei tyrėjai įdėtų zondus į smegenų audinį, o ne tik ant smegenų, tikslumas galėtų būti daug didesnis.

Ankstesnėse pastangose ​​buvo siekiama atkurti žodžius ar žodžių garsus iš smegenų signalų. Pavyzdžiui, šių metų sausį Kolumbijos universiteto mokslininkai išmatavo signalus klausos smegenų dalyje, kai tiriamieji girdėjo ką nors kitą kalbant skaičiais nuo 0 iki 9. Tada jiems pavyko nustatyti, kokį skaičių girdėjo.

Smegenų ir kompiuterių sąsajos dar nėra pakankamai pažangios ar pakankamai paprastos, kad padėtų žmonėms, kurie yra paralyžiuoti, nors tai yra mokslininkų tikslas.

Praėjusiais metais kitas UCSF tyrėjas pradėjo įdarbinti žmones, sergančius ALS arba Lou Gehrig liga, kad gautų ECoG implantus. Šiame tyrime bus bandoma sintetinti kalbą, remiantis tyrimo aprašymu, taip pat bus prašoma pacientų kontroliuoti egzoskeletą, laikantį rankas.

Changas sako, kad jo paties sistema pacientams nėra išbandoma. Ir lieka neaišku, ar tai būtų naudinga žmonėms, negalintiems pajudinti burnos. UCSF komanda teigia, kad jų sąranka neveikė taip gerai, kai jie paprašė kalbėtojų tyliai ištarti žodžius, o ne pasakyti juos garsiai.

Kai kurios Silicio slėnio įmonės teigė, kad tikisi sukurti komercines minties į tekstą smegenų skaitytuvus. Vienas iš jų, „Facebook“, teigia, kad finansuoja su UCSF susijusius tyrimus, skirtus pademonstruoti pirmąją tylios kalbos sąsają, galinčią įvesti 100 žodžių per minutę, teigia atstovas.

„Facebook“ nemokėjo už dabartinį tyrimą, o UCSF atsisakė apibūdinti, kokius tolesnius tyrimus ji atlieka socialinės žiniasklaidos milžino vardu. Tačiau „Facebook“ teigia matanti, kad implantuota sistema yra žingsnis link vartotojo įrenginio, kurį nori sukurti.

Šis tikslas yra gerai suderintas su UCSF misija sukurti implantuojamą komunikacijos protezą žmonėms, kurie negali kalbėti – šią misiją mes remiame. „Facebook“ nekuria produktų, kuriems reikalingi implantuojami įrenginiai, tačiau UCSF tyrimai gali būti naudingi neinvazinių technologijų tyrimams, teigė bendrovė.

Changas sako, kad nežino apie jokią technologiją, galinčią veikti iš išorės, kai signalai susimaišo ir tampa sunkiai įskaitomi.

Mūsų atliktame tyrime dalyvavo žmonės, kuriems buvo atlikta neurochirurgija. Mes tikrai nežinome apie šiuo metu turimą neinvazinę technologiją, kuri leistų tai padaryti iš išorės, sako jis. Patikėkite manimi, jei jis egzistuotų, tai būtų labai naudinga medicinoje.

paslėpti