Удивительно эффективные интерфейсы мозг–компьютер вернули женщинам, перенесшим инсульт, «способность говорить» — даже прежним голосом. Коллеги–исследователи восхищены. Когда появятся системы, пригодные для повседневного использования?
Интерфейсы «мозг–компьютер» должны позволить людям снова говорить, например, после инсульта. Два таких подхода представлены двумя исследовательскими группами в научном журнале «Nature». В одном исследовании пациентка смогла произносить с помощью мыслей в среднем 62 слова в минуту, в другом — женщине удалось произнести даже 78 слов в минуту. Это соответствует примерно половине скорости речи в английском языке, составляющей около 150 слов в минуту.
В одном из исследований группа под руководством Фрэнсиса Уиллетта из Стэнфордского университета в Калифорнии лечила Пэт Беннетт, пациентку, страдающую нервным заболеванием — боковым амиотрофическим склерозом (ALS). Данное заболевание приводит к прогрессирующему параличу мышц, что также сказывается на речи.
Микроэлектроды в мозге
Исследователи имплантировали четыре массива микроэлектродов в участки головного мозга, связанные с речью. Измеренная с их помощью активность мозга передавалась по кабелю в компьютерную систему, которая преобразовывала сигналы в письменную речь.
Примерно два раза в неделю пациентка тренировалась с системой, мысленно произнося заданные тексты, — в процессе исследователи подстраивали систему под особенности ее мозга. Через четыре месяца пациентка смогла произносить 62 слова в минуту, просто думая о них. Эта скорость более чем в три раза превосходит показатели предыдущих систем.
«Для людей, которые не могут говорить, это означает, что они могут оставаться на связи с окружающим миром, возможно, продолжать работать и поддерживать отношения с друзьями и семьей», — уточняет Беннетт.
Работает без операции
Второе исследование, проведенное группой специалистов под руководством Эдварда Чанга из Калифорнийского университета в Сан–Франциско, также основано на конкретном случае: женщина потеряла способность говорить в результате инсульта. Исследователи применили к ней метод электрокортикографии: сигналы мозга измеряются непосредственно на его поверхности без необходимости введения игл в мозг, как это происходит при использовании микроэлектродных массивов. Однако при этом измерительные электроды должны быть наложены на больший участок головного мозга.
Группа Чанга расшифровала сигналы, посылаемые мозгом группам мышц, участвующих в речи. Для распознавания слов они ориентировались на 39 звуковых единиц, так называемых фонем, что должно ускорить распознавание слов.
Реконструкция оригинального голоса
Затем на мониторе появлялся аватар, который в реальном времени двигал ртом и губами в соответствии с расшифрованными звуками. При этом происходила реконструкция оригинального голоса пациентки: для речевой модуляции использовалась аудиозапись речи, которую женщина произнесла на своей свадьбе.
Кроме того, пациентка смогла присвоить аватару три выражения лица, каждое с тремя различными интенсивностями: счастливое, грустное и удивленное. «Эти достижения значительно приближают нас к разработке реального решения для пациентов», — подчеркивает Чанг.
Более высокая точность
Еще один пациент произносил в среднем 78 слов в минуту. Однако при словарном запасе в 1024 слова процент ошибок составлял четверть. Группа специалистов из Стэнфорда добилась несколько меньшего уровня ошибок — чуть менее 24%, у своего пациента со словарным запасом в 125 000 слов.
Система еще далека от устройства, которое люди могли бы использовать в повседневной жизни, подчеркивает стэнфордский исследователь Уиллетт. «Но это большой шаг вперед в восстановлении быстрой коммуникации для парализованных людей, которые не могут говорить».
«Переломный момент в развитии»
В комментарии к журналу Nature Ник Рэмси из Университетской больницы Утрехта и Натан Крон из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса в Балтиморе пишут о переломном моменте в развитии подобных технологий: «Эти два доклада являются доказательством того, что общение может быть восстановлено с помощью имплантируемых интерфейсов "мозг-компьютер". Следующий шаг — оснащение электродных имплантатов беспроводной связью».
Торстен Зандер из Бранденбургского технологического университета Котбус–Зенфтенберга видит явный прогресс в инженерном плане. «Представленные результаты очень перспективны с точки зрения их практического применения». Однако, по его словам, они были проверены только на отдельных людях, которые тренировались для этого в течение нескольких недель.
Сурджо Соекадар, руководитель группы клинических нейротехнологий берлинской клиники Charité, говорит о важной вехе в развитии интерфейсов «мозг–компьютер». В то же время он делает акцент на том, что эти два пациента были специально отобраны для исследований. «Поэтому до широкого применения этих технологий еще далеко».
Об этом говорит Германия:
Водители старше 75 лет: опасность номер один. Исследование с пугающими цифрами
Если муж хочет насолить — адвокат рассказывает о правах женщин. На какую поддержку можно рассчитывать
Жители Германии не стремятся получать водительскиe права — завeршилась ли эра автомобилей
Штраф за парковку заграницей - как дорого и нужно ли платить
Борозды, пятна, обесцвечивание: что говорят ногти о здоровье человека
Может ли начальник обязать сотрудников прервать отпуск
Германия — Внимание! Ядовитые вещества в бумажных соломинках
Сколько стоит занесение в кадастровую карту и что это дает владельцу жилья
Как живется экс–канцлеру Герхарду Шрёдеру
Германию ожидает холод в начале сентября, но солнечная погода к Октоберфесту
