Учёные успешно расшифровали внутренний монолог в головах людей в ходе исследования, которое может помочь людям, неспособным говорить вслух.
Исследователи из Стэнфордского университета, США, перевели то, что участник исследования пытался сказать мысленно, используя технологии интерфейса «мозг-компьютер» (ИМК).
ИМК недавно стали инструментом, помогающим людям с ограниченными возможностями легче общаться. Например, современные технологии ИМК имплантируются в области мозга, контролирующие движение, и могут декодировать нервные сигналы, которые затем преобразуются в движения протезов рук.
В прошлом году в журнале «The New England Journal of Medicine» было опубликовано исследование, демонстрирующее, что ИМК могут декодировать слова, которые пытался произнести 45-летний мужчина с боковым амиотрофическим склерозом (БАС).
БАС, также известный как болезнь моторных нейронов (БМН), — это нейродегенеративное заболевание, которое постепенно поражает нервные клетки и ослабляет контроль над мышцами. У многих пациентов БАС может поражать мышцы, участвующие в производстве речи, что приводит ко многим трудностям в общении вслух.
Команда из Стэнфорда задалась целью выяснить, смогут ли ИМК декодировать не только попытки устной речи, но и внутреннюю речь.
«Для людей с серьёзными нарушениями речи и моторики ИМК, способные декодировать внутреннюю речь, могут помочь им общаться гораздо легче и естественнее», — говорит Эрин Кунц, ведущий автор исследования.
«Это первый раз, когда нам удалось понять, как выглядит активность мозга, когда вы просто думаете о том, чтобы что-то сказать», — добавляет она.
Команда использовала микроэлектроды, имплантированные в моторную кору, чтобы записать нейронную активность четырёх участников с тяжёлым параличом вследствие инсульта в стволе головного мозга или БАС. Затем участникам было предложено либо попытаться заговорить, либо представить, что они произносят набор слов.
Исследователи заметили, что как попытки устной речи, так и мысленное проговаривание слов вызывали схожие паттерны нейронной активности в моторной коре — области мозга, отвечающей за речь. Хотя внутренняя речь имела меньшую степень активации, обе формы коммуникации активировали перекрывающиеся области мозга.
«Если вам нужно просто подумать о речи, а не пытаться говорить на самом деле, это потенциально проще и быстрее для людей», — говорит Беньямин Мешеде-Краса, соавтор исследования.
Затем команда использовала эти результаты для обучения модели искусственного интеллекта (ИИ) интерпретации мысленных слов. ИМК мог декодировать мысленные предложения из словаря, насчитывающего до 125 000 слов, с точностью до 74%. Результаты опубликованы в журнале «Cell».
Чтобы учесть возможные проблемы с конфиденциальностью, команда также продемонстрировала механизм с парольной защитой, который предотвращал бы обнаружение ИМК внутренней речи, если участник не разблокировал его с помощью выбранного ключевого слова.
Участник использует нейропротез для внутренней речи. Текст сверху — это предложение-подсказка, а текст снизу — это то, что декодируется в режиме реального времени, когда она представляет, что произносит предложение.
В этом варианте исследования система начинала декодировать внутреннюю речь только тогда, когда пользователи думали о фразе «Chitty Chitty Bang Bang». ИМК правильно распознал пароль с точностью 98,75%.
Команда пишет, что в настоящее время системы ИМК не могут декодировать свободную внутреннюю речь без существенных ошибок. Однако исследователи считают, что более совершенные устройства и датчики наряду с улучшенными алгоритмами могут обеспечить декодирование свободной внутренней речи с более низкой частотой ошибок в словах.
«Эта работа даёт реальную надежду на то, что речевые ИМК однажды смогут восстановить общение, столь же плавное, естественное и комфортное, как разговорная речь», — говорит старший автор Фрэнк Уиллетт.
«Будущее ИМК многообещающе».