Научный прорыв исследователей из Тель-Авивского университета и Тель-Авивского медицинского центра Сураски (больница Ихилов) продемонстрировал возможность генерировать речь, используя только силу мысли.

В ходе эксперимента молчаливый участник представлял, что произносит один из двух слогов. Глубинные электроды, имплантированные в его мозг, передавали электрические сигналы на компьютер, который затем озвучивал слоги.

Исследование возглавили доктор Ариэль Танкус и доктор Идо Штраус из Школы медицинских наук Тель-Авивского университета.

Его результаты опубликованы в престижном журнале Neurosurgery, официальном издании Конгресса нейрохирургов, и дают надежду на то, что люди, полностью парализованные в результате тех или иных болезней или травм, смогут восстановить способность говорить.

Д-р Танкус:

«Участник нашего исследования — больной эпилепсией, который был госпитализирован для проведения резекции эпилептического очага в мозгу. Чтобы сделать это, нужно найти этот фокус — источник «короткого замыкания», посылающего мощные электрические волны через мозг. Это касается меньшей группы пациентов с эпилепсией, которые плохо реагируют на лекарства и требуют нейрохирургического вмешательства, а также к еще меньшей группе эпилептиков, у которых предполагаемый очаг расположен глубоко внутри мозга, а не на поверхности его коры. Чтобы определить точное местоположение «фокуса», необходимо вживить электроды в глубокие структуры мозга и ждать следующего эпилептического приступа. Когда он случается, электроды сообщают неврологам и нейрохирургам, где находится очаг, что позволяет им точно его удалить. С научной точки зрения это дает редкую возможность заглянуть в глубины живого человеческого мозга. К счастью, наш больной согласился принять участие в эксперименте, который в конечном итоге может помочь полностью парализованным людям снова выражать свои мысли посредством искусственной речи».

Когда электроды были имплантированы в мозг пациента, исследователи попросили его произнести вслух два слога: /a/ и /e/. Они записали активность мозга в момент произношения, и обучили модели искусственного интеллекта идентифицировать конкретные клетки мозга, электрическая активность которых указывает на желание произнести /a/ или /e/. Как только компьютер научился распознавать структуру электрической активности, связанную с этими двумя слогами в мозгу пациента, его попросили молча представить, что он опять говорит /а/ и /е/. Компьютер успешно преобразовал электрические сигналы и воспроизвел заранее записанные звуки — /a/ или /e/ соответственно.

Д-р Танкус:

«Впервые в истории нам удалось связать части речи с активностью отдельных клеток из областей мозга. Это позволило нам различать электрические сигналы, обозначающие звуки /а/ и /е/. На данный момент наше исследование включает в себя всего два строительных блока речи, два слога. Конечно, наша цель — добиться полной речи, но даже два разных слога могут позволить полностью парализованному человеку сигнализировать «да» и «нет». Так, в будущем можно будет обучить компьютер работе с больными боковым амиотрофическим склерозом (ALS) на ранних стадиях заболевания, пока они еще могут говорить. Компьютер научится распознавать электрические сигналы в мозгу пациента, что позволит ему интерпретировать эти сигналы даже после того, как пациент потеряет способность двигать мышцами».

Исследование было поддержано грантом Министерства инноваций, науки и технологий Израиля.