Вчені зробили значний прорив у галузі нейротехнологій, розробивши мозково-комп’ютерний інтерфейс (БКІ), здатний не просто зчитувати думки, а декодувати внутрішній монолог людини. Ця інновація має величезне значення для мільйонів людей по всьому світу, які через хвороби чи травми втратили здатність розмовляти, пропонуючи їм новий шлях до спілкування. На відміну від попередніх систем, цей БКІ не вимагає від користувача намагатися фізично вимовляти слова; достатньо просто подумки проговорити те, що хочеться сказати.
«Ми вперше змогли зрозуміти, як виглядає мозкова активність, коли ви просто думаєте про те, щоб говорити», — заявила співрозробник дослідження Ерін Кунц, інженер-електрик зі Стенфордського університету. Ця установа, розташована в Каліфорнії, є одним із провідних світових науково-дослідних центрів, відомим своїми інноваціями та вагомим внеском у розвиток технологій та наук. Кунц підкреслила, що для людей з тяжкими порушеннями мовлення та рухових функцій БКІ, здатні декодувати внутрішнє мовлення, можуть значно полегшити та унатуральнити їхнє спілкування.
Як працює інноваційний БКІ?
Мозково-комп’ютерні інтерфейси – це системи, що створюють прямий канал зв’язку між мозком та зовнішніми пристроями. Вони дозволяють людям з паралічем, наприклад, використовувати свої думки для керування протезами або для взаємодії з оточуючими. Деякі системи передбачають імплантацію електродів у мозок людини, тоді як інші використовують функціональну магнітно-резонансну томографію (фМРТ) для спостереження за мозковою активністю та її зв’язком з думками або діями. Проте багато існуючих БКІ, що допомагають спілкуватися, вимагають від людини фізичної спроби мовити, що може бути виснажливим для тих, хто має обмежений контроль над м’язами. Дослідники нового проєкту поставили собі за мету декодувати саме внутрішнє мовлення.
Результати дослідження та учасники
Дослідження, опубліковане 14 серпня у авторитетному науковому журналі «Cell», що вважається одним з найпрестижніших видань у світі біології, включало участь чотирьох осіб, які були паралізовані внаслідок інсульту або аміотрофічного бічного склерозу (БАС). Аміотрофічний бічний склероз, відомий також як хвороба Лу Геріга, є прогресуючим нейродегенеративним захворюванням, яке руйнує нервові клітини, відповідальні за контроль над м’язами, що призводить до поступового паралічу.
Учасникам, як частина клінічного випробування для керування асистивними пристроями за допомогою думок, були імплантовані електроди у мозок. Дослідники навчили моделі штучного інтелекту розшифровувати внутрішнє та спробуване мовлення на основі електричних сигналів, що надходили від цих електродів. Команда виявила, що моделі декодували речення, які учасники подумки «промовляли» у своїх головах, з точністю до 74%. Система також здатна розпізнавати природне внутрішнє мовлення під час виконання завдань, що вимагали його, наприклад, запам’ятовування послідовності стрілок, що вказували у різних напрямках.
Внутрішнє мовлення та спробуване мовлення породжували подібні патерни мозкової активності в руховій корі головного мозку, яка відповідає за контроль над рухами. Проте внутрішнє мовлення викликало загалом слабшу активність. Рухова кора – це важлива частина кори великих півкуль, яка відіграє центральну роль у плануванні, контролі та виконанні довільних рухів тіла, включаючи артикуляцію, необхідну для мовлення.
Етичні аспекти та захист приватності
Одне з важливих етичних питань, що виникає з БКІ, полягає в потенційній можливості декодувати приватні думки людей, а не лише те, що вони мали намір висловити вголос. Відмінності в мозкових сигналах між спробуваним та внутрішнім мовленням свідчать про те, що майбутні мозково-комп’ютерні інтерфейси можуть бути навчені повністю ігнорувати внутрішнє мовлення, зазначив співрозробник дослідження Френк Віллет, доцент нейрохірургії зі Стенфорда.
Як додатковий захід захисту від ненавмисного декодування приватної внутрішньої мови людини, команда розробила БКІ, захищений паролем. Учасники могли використовувати спробуване мовлення для спілкування в будь-який час, але інтерфейс починав декодувати внутрішнє мовлення лише після того, як вони подумки «вимовляли» кодову фразу «chitty chitty bang bang».
Хоча поточний БКІ не зміг розшифровувати повні речення, коли людина явно не думала словами, дослідники у своєму звіті припускають, що передові пристрої можуть зробити це в майбутньому. «Майбутнє БКІ світле, — зазначив Віллет. — Ця робота дає справжню надію на те, що мовленнєві БКІ одного дня зможуть відновити спілкування, яке буде таким же вільним, природним і комфортним, як звичайна розмовна мова».
