Люди, які втратили здатність говорити своїм власним голосом, зазвичай використовують різні синтезатори мови. Сучасні технології пропонують безліч рішень цієї проблеми: від простого клавіатурного введення до тексту за допомогою погляду і спеціального табло. Тим не менш, всі існуючі рішення досить повільні, і чим важчий стан людини, тим більше часу займає для нього набір тексту. Можливо, що невдовзі ця проблема буде вирішена за допомогою нейронного інтерфейсу, який реалізується у вигляді спеціального імпланту з електродів, встановлених прямо на головному мозку, що дає максимальну точність зчитування його активності, яку система може інтерпретувати в зрозумілу нам мову.
Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско у своїй від 25 квітня розповіли, як їм вдалося за допомогою імпланту озвучити уявну промову людини. Як повідомляється, звук вийшов у деяких місцях неточним, але пропозиції вдалося повністю відтворити, а головне зрозуміти стороннім слухачам. Для цього знадобилися роки аналізу та зіставлення записаних сигналів мозку, і зараз технологія не готова для використання поза лабораторією. Проте експеримент показав, що «використовуючи тільки мозок, можна розшифрувати і відтворити мову», — каже Гопала Ануманчіпаллі (Gopala Anumanchipalli), фахівець із вивчення мозку та мови.
"Технологія, описана в новому дослідженні, обіцяє зрештою відновити здатність людей вільно говорити", - пояснює Френк Гюнтер (Frank Guenther), нейробіолог з університету Бостона. «Важко переоцінити важливість цього для всіх цих людей… Це неймовірна ізоляція і справжній жах не мати можливості розповісти про свої потреби та просто взаємодіяти із суспільством».
Як мовилося раніше, існуючі мовні інструменти, засновані на введенні слів з допомогою тих чи інших методів, стомлюють і часто видають трохи більше 10 слів на хвилину. У ранніх дослідженнях вченими вже використовувалися сигнали мозку для декодування невеликих фрагментів мови, як-от голосні чи окремі слова, але з більш обмеженим словниковим запасом, ніж у роботі.
Ануманчіпаллі разом з нейрохірургом Едвардом Чангом (Edward Chang) та біоінженером Джошем Шартьє (Josh Chartier) вивчили п'ятьох людей, у яких у мозок, як один з методів лікування епілепсії, були тимчасово імплантовані сітки електродів. Оскільки ці люди могли говорити самостійно, дослідники змогли записувати активність мозку, коли учасники експерименту вимовляли речення. Потім команда зіставила сигнали мозку, які контролюють губи, язик, щелепу та горло, з реальними рухами голосового тракту. Це дозволило вченим створити унікальний віртуальний голосовий апарат кожної людини.
Потім дослідники транслювали рухи віртуального голосового апарату звуки. Використання цього «покращило мову і зробило її природнішою», — каже Шартье. Близько 70 відсотків реконструйованих слів було зрозуміло слухачам, яких попросили інтерпретувати синтезовану мову. Наприклад, коли випробовуваний спробував вимовити: «Заведіть триколірну кішку, щоб прогнати гризунів (Get a calico cat to keep the rodents away)», слухач почув: «Триколірна кішка прожене кроликів (The calico cat to keep the rabbits away)». В цілому деякі звуки звучали добре, наприклад, «ш (sh)». Інші, такі як «бух» і «пух», звучали м'якше.
Ця технологія залежить від знання, як людина використовує голосовий тракт. Але у багатьох людей даної інформації та мозкової активності просто не буде, тому що вони в принципі не можуть говорити через інсульт мозку, пошкодження голосових шляхів або хвороби Лу Геріга (який страждав Стівен Хокінг).
"Безумовно, найбільша перешкода полягає в тому, як ви збираєтеся створити декодер, коли у вас немає прикладу промови, для якої він буде побудований", - говорить Марк Слуцький, невролог і нейро-інженер у Школі медицини ім. Файнберг Північно-Західного університету в Чикаго.
Тим не менш, у деяких тестах дослідники виявили, що алгоритми, що використовуються для трансляції рухів віртуального голосового тракту в звуки, були досить схожі від людини до людини, щоб їх можна було повторно використовувати для різних людей, можливо навіть для тих, хто зовсім не може говорити.
Але на даний момент складання універсальної карти активності сигналів головного мозку у відповідність до роботи голосового апарату виглядає досить складним завданням, щоб використовувати її для людей, у яких мовний апарат давно не активний.
Джерело: 3dnews.ru