Нейропротез позволяет человеку с БАС «говорить» и «петь» в режиме реального времени.

Одним из разрушительных последствий бокового амиотрофического склероза (БАС) является неспособность тех, кто страдает от него, общаться. Запертые в собственных телах и неспособные общаться, так некоторые пациенты описывают эту болезнь.

Хотя нет лечения, способного обратить вспять или облегчить болезнь, к счастью, технология пытается облегчить ограничение свободы этих людей с помощью технологии. Эта новаторская технология позволила человеку с БАС говорить в режиме реального времени.

До сих пор используемые системы были похожи на текстовые сообщения. Новая система, представленная в журнале Nature , позволяет вести более естественные разговоры.

Хотя это всего лишь один случай — участник включен в клиническое исследование BrainGate2 в UC Davis Health — его способность общаться через компьютер стала возможной благодаря исследовательскому интерфейсу мозг-компьютер (BCI). Новая технология может мгновенно переводить мозговую активность в речь, когда человек пытается говорить, эффективно создавая цифровой голосовой тракт.

Система позволяла пациенту «разговаривать» со своей семьей через компьютер в режиме реального времени, менять интонацию и «петь» простые мелодии.

Сергей Ставиский, ведущий автор статьи, сравнивает это с голосовым вызовом в реальном времени. Таким образом, пользователи нейропротезов смогут более активно участвовать в разговоре. Например, они смогут прерывать, и другие будут менее склонны случайно прерывать их, сказал Ставиский.

Расшифровка сигналов мозга лежит в основе новых технологий

Исследуемый интерфейс мозг-компьютер (ИМК) состоит из четырех микроэлектродных матриц, хирургически имплантированных в область мозга, отвечающую за речевую деятельность.

Устройства регистрируют активность нейронов мозга и отправляют ее на компьютеры, которые интерпретируют сигналы для восстановления голоса.

«Главным препятствием для синтеза речи в реальном времени было отсутствие точного знания того, когда и как человек с потерей речи пытался говорить», — говорит Майтрейи Вайрагкар, первый автор исследования. «Наши алгоритмы сопоставляют нейронную активность с желаемыми звуками в каждый момент. Это позволяет нам синтезировать нюансы речи и предоставлять участнику контроль над модуляцией голоса BCI».

Интерфейс мозг-компьютер смог перевести нейронные сигналы участника исследования в слышимую речь, воспроизводимую через динамик очень быстро: одна сороковая секунды. Эта короткая задержка похожа на задержку, которую человек испытывает, когда говорит и слышит свой собственный голос.

Технология также позволяла участнику произносить новые слова (слова, которые система еще не знала) и использовать междометия. Он мог модулировать интонацию своего сгенерированного компьютером голоса, чтобы задать вопрос или подчеркнуть определенные слова в предложении.

Участник также предпринял шаги к изменению высоты тона, исполняя простые короткие мелодии.

Процесс мгновенного перевода мозговой активности в синтезированную речь облегчается с помощью передовых алгоритмов искусственного интеллекта.

Авторы объясняют, что алгоритмы новой системы были обучены на данных, собранных, когда участника просили попытаться произнести предложения, отображаемые на экране компьютера. Это предоставило исследователям информацию о том, что пытался сказать участник.

«Наш голос — это часть того, что определяет нас как людей. Потеря способности говорить разрушительна для людей, живущих с неврологическими заболеваниями», — говорит Дэвид Брандман, нейрохирург, который проводил имплантацию участнику.

Результаты этого исследования дают надежду тем, кто хочет говорить, но не может. Однако исследователи отмечают, что, хотя результаты многообещающие, нейропротезирование мозга в речь все еще находится на ранних стадиях.