Ученые создали нейроинтерфейс, превращающий мозговые волны в слова
Группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) разработала нейроинтерфейс для расшифровки команд, посылаемых мозгом речевому тракту. Технология позволила парализованному около 15 лет пациенту с анартрией общаться, говорится в исследовании.
Специалисты поместили на поверхность коры головного мозга добровольца тонкую гибкую электродную решетку. Система записывала нейронные сигналы и отправляла данные на декодер речи.
Ученые заявили, что это первый случай, когда потерявший способность говорить парализованный человек использовал нейротехнологии для воспроизведения целых слов.
Система позволяет расшифровывать намерения пользователя задействовать речевой тракт, включающий десятки мышц для управления гортанью, языком и губами. По словам исследователей, при разговоре люди используют сравнительно небольшой набор основных конфигураций.
Схематический обзор речевого интерфейса мозг-компьютер. Данные: NEJM.
Ученые отметили, что в начале исследования команда столкнулась с отсутствием данных о паттернах, объясняющих связь мозговой активности хотя бы с простейшими компонентами речи — фонемами и слогами.
Поэтому они использовали сведения, предоставленные волонтерами из центра эпилепсии UCSF. Там людям перед операцией хирургически накладывают электроды на поверхность коры головного мозга для создания карты областей, задействованных во время припадков.
Многие из таких пациентов участвуют в исследовательских экспериментах, использующих записи их мозговых волн. Поэтому специалисты попросили добровольцев позволить изучить паттерны нейронной активности во время общения.
Они записывали изменения мозговых волн респондентов при произношении простых слов и звуков и отслеживали движения их языка и рта.
Иногда ученые красили пациентам лица, чтобы с помощью системы компьютерного зрения извлечь кинематические жесты. Также они использовали ультразвуковой аппарат под челюстью для моделирования перемещений языка во рту.
Затем команда сопоставила нейронные паттерны с сокращением мышц. По словам экспертов, существует карта репрезентаций, которая контролирует различные части речевого тракта. Также они обнаружили, что во время легкого общения различные области мозга работают вместе и скоординировано.
Команда UCSF уже привлекла двух добровольцев для тестирования системы. В будущем они планируют увеличить число участников эксперимента и позволить им общаться со скоростью 100 слов в минуту.
Специалисты поместили на поверхность коры головного мозга добровольца тонкую гибкую электродную решетку. Система записывала нейронные сигналы и отправляла данные на декодер речи.
Ученые заявили, что это первый случай, когда потерявший способность говорить парализованный человек использовал нейротехнологии для воспроизведения целых слов.
Система позволяет расшифровывать намерения пользователя задействовать речевой тракт, включающий десятки мышц для управления гортанью, языком и губами. По словам исследователей, при разговоре люди используют сравнительно небольшой набор основных конфигураций.
Схематический обзор речевого интерфейса мозг-компьютер. Данные: NEJM.
Ученые отметили, что в начале исследования команда столкнулась с отсутствием данных о паттернах, объясняющих связь мозговой активности хотя бы с простейшими компонентами речи — фонемами и слогами.
Поэтому они использовали сведения, предоставленные волонтерами из центра эпилепсии UCSF. Там людям перед операцией хирургически накладывают электроды на поверхность коры головного мозга для создания карты областей, задействованных во время припадков.
Многие из таких пациентов участвуют в исследовательских экспериментах, использующих записи их мозговых волн. Поэтому специалисты попросили добровольцев позволить изучить паттерны нейронной активности во время общения.
Они записывали изменения мозговых волн респондентов при произношении простых слов и звуков и отслеживали движения их языка и рта.
Иногда ученые красили пациентам лица, чтобы с помощью системы компьютерного зрения извлечь кинематические жесты. Также они использовали ультразвуковой аппарат под челюстью для моделирования перемещений языка во рту.
Затем команда сопоставила нейронные паттерны с сокращением мышц. По словам экспертов, существует карта репрезентаций, которая контролирует различные части речевого тракта. Также они обнаружили, что во время легкого общения различные области мозга работают вместе и скоординировано.
Команда UCSF уже привлекла двух добровольцев для тестирования системы. В будущем они планируют увеличить число участников эксперимента и позволить им общаться со скоростью 100 слов в минуту.
