Вчені створили мозковий імплантат для спілкування одними тільки думками

Дослідники з Університету Дьюка створили мозковий імплантат, який може забезпечити спілкування на основі самих лише думок. Пристрій покликаний допомогти людям, які страждають на мовні розлади або нездатні на вербальне спілкування з тих чи інших причин. Перші досліди показали добрі перспективи розробки.

Експерименти щодо перетворення мозкової активності в текст та голосове спілкування шляхом сканування сигналів головного мозку пацієнтів дозволяють сьогодні транслювати «думки» у слова зі швидкістю до 78 слів за хвилину. Це як слухати аудіокнигу на вдвічі меншу швидкість, заявляють автори дослідження. Зазвичай людина промовляє до 160 слів за хвилину, що робить спілкування живим та природним. Щоб люди з ураженням мовного апарату також могли брати участь у такому спілкуванні, їм потрібні точніші датчики мозкової активності.

Група вчених з Університету Дьюка спільно з лабораторією біомедичної інженерії університету створили датчик активності мозку з 256 сенсорами на шматочку пластику розміром із поштову марку. Новий датчик здатний уловлювати сигнали від одиночних нейронів, що дозволяє з високою точністю визначати їхню активність.

Вчені не збиралися читати думки безпосередньо. Але по комплексу сигналів для м’язів мовного апарату — мови, гортані та лицьових — вони розраховували з високою точністю визначати невисловлені думки пацієнтів (мовою керують до 100 м’язів, за сигналами до яких необхідно стежити). Таким чином, подумки сказана фраза повинна була транслюватися в сигнали м’язам, і за цими прямо зчитаними з мозку даними потрібно було відтворити все, що пацієнт збирався сказати. У випадку пацієнта з ураженням мовного апарату думки так і залишилися б у корі головного мозку і далі сигнали б не пройшли, але лічені датчиком вони отримали можливість бути вимовлені комп’ютером.

Експеримент із чотирма пацієнтами показав, що середня точність розпізнавання подумки слів становить 40 %, а максимальна — 84 %. Алгоритм розпізнавання навчався як «слухай і повторюй». Пацієнт вимовляв безглузді короткі поєднання букв, у яких алгоритм вчився розпізнавати мозкову активність у тому чи іншого поєднання звуків.

Незважаючи на відносно низький відсоток розпізнавання звуків, команда вчених говорить про успіх. Справа в тому, що алгоритм навчався лише 90 секунд під час 15-хвилинного тестування. Рівно стільки часу було в експериментаторів із кожним пацієнтом. Це відбувалося під час планових операцій на мозку пацієнтів. Коли нейрохірурги закінчували операцію, вони давали вченим 15 хвилин працювати з пацієнтами над їх програмою. Без доступу до відкритого мозку, на певну ділянку кори якого безпосередньо встановлювався датчик, робота не могла бути виконана.

На наступному етапі вчені збираються створити бездротові датчики, щоб працювати з пацієнтами у звичайних умовах, а не в операційній. Колись це призведе до появи зручних мозкових імплантатів для трансляції думок у мову або цифрові повідомлення.