Мозковий імплантат жінки перетворює її думки на мову в режимі реального часу

Американські дослідники розробили інноваційну систему мозково-комп’ютерного інтерфейсу, яка дозволила жінці, що втратила здатність говорити через інсульт стовбура мозку майже два десятиліття тому, перетворювати свої думки на слова без помітної затримки, відкриваючи новий шлях для людей з порушеннями мовлення.

Подолання бар’єру часу в мозково-комп’ютерних інтерфейсах

Традиційні мозково-комп’ютерні інтерфейси мають суттєві обмеження. Більшість існуючих методів потребують часу для обробки цілого тексту. Це створює помітну затримку між думкою та її озвученням.

Така затримка робить спілкування неприродним і викликає дискомфорт. Новий метод аналізує мозкову активність з інтервалом лише 80 мілісекунд, що в 8 разів швидше за попередні технології. Це дозволяє потоку мовлення бути майже безперервним.

Дослідники з Каліфорнійського університету в Берклі та Сан-Франциско підкреслюють важливість швидкості. “Покращення затримки синтезу мовлення та швидкості декодування має важливе значення для динамічної розмови та вільного спілкування”, – зазначають вони у своєму звіті.

Команда під керівництвом інженера-комп’ютерника Кайло Літтлджона розуміла складність завдання. Адже проблема “ускладнюється тим, що синтез мови вимагає додаткового часу для відтворення, а також для користувача і слухача, щоб зрозуміти синтезоване аудіо”.

Інноваційний підхід до навчання системи

Ще одним обмеженням попередніх систем була необхідність тренування. Вони потребували “диктора”, який повторював рухи вокалу. Це створювало труднощі для людей без досвіду мовлення або з мовленнєвими порушеннями.

Новий підхід використовує гнучку нейронну мережу глибокого навчання. Система навчалася на основі сенсомоторної активності кори головного мозку 47-річної учасниці. Вона мовчки “промовляла” 100 унікальних речень зі свого словника, що містив понад 1000 слів.

Дослідники також розробили допоміжну форму спілкування. Вона базувалася на 50 фразах з використанням меншого набору слів. Ця подвійна стратегія забезпечила кращі результати.

Важливо, що процес не вимагав від учасниці намагатися говорити вголос. Вона просто подумки промовляла речення. Це суттєва перевага для людей, які ніколи не мали досвіду мовлення.

Вражаючі результати та перспективи

Результати виявилися значними за кількома параметрами. Середня кількість перекладених слів за хвилину була майже вдвічі вищою, ніж у попередніх методах. Це суттєве підвищення швидкості комунікації.

Предиктивний метод, що перекладає думки в реальному часі, забезпечив природніший потік мовлення. Система навіть змогла інтерпретувати нейронні сигнали слів, на яких вона спеціально не тренувалася. Це демонструє потенціал для розширення словникового запасу в майбутньому.

Особливо вражаючим є те, що синтезований голос звучав як власний голос учасниці. Це стало можливим завдяки програмі синтезу, яка базувалася на попередніх записах її мовлення до інсульту. Такий підхід повертає не лише здатність спілкуватися, але й частину ідентичності людини.

Автори дослідження визнають, що технологія потребує вдосконалення. Хоча мова була розбірливою, вона все ще відставала від методів, які розшифровують текст. Проте швидкий прогрес у цій галузі дає підстави для оптимізму.

Значення для людей з порушеннями мовлення

Для людей, які втратили здатність говорити через такі захворювання, як бічний аміотрофічний склероз або ураження нервової системи, ця технологія відкриває нові можливості. Вона пропонує шлях до відновлення природного спілкування.

Здатність спілкуватися без помітної затримки має глибокий психологічний вплив. Вона дозволяє брати участь у розмові майже так само, як люди без мовленнєвих порушень. Це зменшує відчуття ізоляції та покращує якість життя.

Технологія також демонструє величезний потенціал мозково-комп’ютерних інтерфейсів. Вона підтверджує, що наш мозок продовжує генерувати сигнали для мовлення навіть після того, як фізична здатність говорити втрачена. Це відкриває шлях для інших застосувань BCI в медицині.

Дослідження, опубліковане в журналі Nature Neuroscience, є важливим кроком у галузі нейротехнологій. Воно наближає нас до майбутнього, де втрата фізичних здібностей не означатиме втрату можливості спілкуватися.