Zinātnieki ir atraduši veidu, kā smadzeņu signālus atšifrēt runā

Smadzeņu viļņu un runas konceptuāla ilustrācija Niks Litls

Jums par to nav jādomā: kad jūs runājat, jūsu smadzenes sūta signālus jūsu lūpām, mēlei, žoklim un balsenei, kas darbojas kopā, lai radītu paredzētās skaņas.

Tagad zinātnieki Sanfrancisko saka, ka ir izmantojuši šos smadzeņu signālus, lai izveidotu ierīci, kas spēj izspļaut pilnīgas frāzes, piemēram, netīriet Čārlija netīros traukus un Kritiskajam aprīkojumam ir nepieciešama pienācīga apkope.

Pētījums ir solis ceļā uz sistēmu, kas spētu palīdzēt smagi paralizētiem cilvēkiem runāt un, iespējams, kādu dienu arī patērētāju sīkrīkus, kas ļaus ikvienam nosūtīt tekstu tieši no smadzenēm. .

Neiroķirurga Edvarda Čana vadītā komanda Kalifornijas Universitātē Sanfrancisko ierakstīja piecu epilepsijas slimnieku smadzenes, kuriem jau tika veikta smadzeņu operācija, kā viņi runāja no 100 frāžu saraksta.

Kad Čana komanda vēlāk ievadīja signālus cilvēka balss sistēmas datormodelis, tā ģenerēja sintezētu runu, kas bija aptuveni puse saprotama.

Runas paraugs, kas ģenerēts, dekodējot pacienta smadzeņu signālus.

Pūles nepalielina abstraktās domas, bet gan klausās, vai nervi sašaurinās, kad tie liek jūsu balss orgāniem kustēties. Iepriekš pētnieki ir izmantojuši šādus motora signālus no citām smadzeņu daļām, lai kontrolētu robotu rokas.

Mēs pieskaramies smadzeņu daļām, kas kontrolē šīs kustības — mēs cenšamies atšifrēt kustības, nevis tieši runu, saka Čangs.

Čanga eksperimentā signāli tika reģistrēti, izmantojot elastīgu elektrodu spilventiņu, ko sauc par elektrokortikogrāfijas masīvu vai ECoG, kas atrodas uz smadzeņu virsmas.

Lai pārbaudītu, cik labi signālus var izmantot, lai atjaunotu pacientu teikto, pētnieki atskaņoja sintezētos rezultātus cilvēkiem, kas bija nolīgti Mechanical Turk, kolektīvā piegādes vietnē, un mēģināja tos pārrakstīt, izmantojot iespējamo vārdu kopumu. Šie klausītāji vidēji varēja saprast aptuveni 50 līdz 70% vārdu.

Tas, iespējams, ir labākais darbs, kas šobrīd tiek veikts BCI [smadzeņu un datoru saskarnēs], saka Endrjū Švarcs, Pitsburgas universitātes šādu tehnoloģiju pētnieks. Viņš saka, ka, ja pētnieki ievietotu zondes smadzeņu audos, nevis tikai virs smadzenēm, precizitāte varētu būt daudz lielāka.

Iepriekšējie centieni ir mēģinājuši rekonstruēt vārdus vai vārdu skaņas no smadzeņu signāliem. Piemēram, šā gada janvārī Kolumbijas universitātes pētnieki mērīja signālus smadzeņu dzirdes daļā, kad subjekti dzirdēja kādu citu runājam ar skaitļiem no 0 līdz 9. Pēc tam viņi varēja noteikt, kāds skaitlis ir dzirdēts.

Smadzeņu un datoru saskarnes vēl nav pietiekami attīstītas un nav pietiekami vienkāršas, lai palīdzētu cilvēkiem, kuri ir paralizēti, lai gan tas ir zinātnieku mērķis.

Pagājušajā gadā cits UCSF pētnieks sāka pieņemt darbā cilvēkus ar ALS vai Lou Gehrig slimību, lai saņemtu ECoG implantus. Šajā pētījumā tiks mēģināts sintezēt runu saskaņā ar izmēģinājuma aprakstu, kā arī lūgs pacientiem kontrolēt eksoskeletu, kas atbalsta viņu rokas.

Čangs saka, ka viņa paša sistēma pacientiem netiek pārbaudīta. Un joprojām nav skaidrs, vai tas darbotos cilvēkiem, kuri nevar kustināt muti. UCSF komanda saka, ka viņu iestatīšana nedarbojās tikpat labi, kad viņi lūdza runātājus klusi izrunāt vārdus, nevis teikt tos skaļi.

Daži Silīcija ielejas uzņēmumi ir paziņojuši, ka viņi cer izstrādāt komerciālus smadzeņu lasītājus, kas pārveido domu tekstu. Viens no tiem, Facebook, saka, ka finansē saistītus pētījumus UCSF, lai demonstrētu pirmo klusās runas saskarni, kas spēj ierakstīt 100 vārdus minūtē, norāda pārstāvis.

Facebook nemaksāja par pašreizējo pētījumu, un UCSF atteicās aprakstīt, kādus turpmākus pētījumus tas veic sociālo mediju giganta vārdā. Taču Facebook saka, ka tā uzskata, ka implantētā sistēma ir solis ceļā uz patērētāja ierīces veidu, ko tā vēlas izveidot.

Šis mērķis ir labi saskaņots ar UCSF misiju izstrādāt implantējamas sakaru protēzes cilvēkiem, kuri neprot runāt — šo misiju mēs atbalstām. Facebook neizstrādā produktus, kuriem nepieciešamas implantējamas ierīces, taču UCSF pētījumi var sniegt informāciju par neinvazīvu tehnoloģiju izpēti, sacīja uzņēmums.

Čangs saka, ka viņam nav zināma neviena tehnoloģija, kas varētu darboties ārpus smadzenēm, kur signāli sajaucas un kļūst grūti nolasāmi.

Mūsu veiktajā pētījumā tika iesaistīti cilvēki, kuriem bija neiroķirurģija. Viņš saka, ka mēs patiešām nezinām par pašlaik pieejamo neinvazīvo tehnoloģiju, kas varētu ļaut to izdarīt ārpus galvas. Ticiet man, ja tas pastāvētu, tam būtu pamatīgs medicīnisks pielietojums.

paslēpties