Научный прорыв исследователей из Тель-Авивского университета и Тель-Авивского медицинского центра имени Сураски (больница Ихилов) продемонстрировал потенциал речи молчаливого человека, использующего 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 проводилось под руководством доктора Ариэля Танкуса из Школы медицины и здравоохранения Тель-Авивского университета и Тель-Авивского медицинского центра им. Сураски (больница Ихилов) совместно с доктором Идо Штраусом из Школы медицины и здравоохранения Тель-Авивского университета и директором отделения функциональной нейрохирургии в больнице Ихилов.

Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Neurosurgery . Эти открытия дают надежду на то, что люди, полностью парализованные из-за таких заболеваний, как БАС, инсульт ствола мозга или черепно -мозговая травма , смогут снова обрести способность говорить.

«Пациент в исследовании — больной эпилепсией, госпитализированный для проведения резекции эпилептического очага в мозге», — объясняет доктор Танкус. «Чтобы это сделать, конечно, нужно найти фокусную точку, которая является источником «короткого замыкания», посылающего мощные электрические волны через мозг».

«Эта ситуация касается меньшей подгруппы пациентов с эпилепсией, которые плохо реагируют на лекарства и нуждаются в нейрохирургическом вмешательстве, и еще меньшей подгруппы пациентов с эпилепсией, у которых предполагаемый очаг расположен глубоко в мозге, а не на поверхности коры. Чтобы определить точное местоположение, электроды необходимо имплантировать в глубокие структуры мозга. Затем их госпитализируют, ожидая следующего приступа.

«Когда случается припадок, электроды сообщают неврологам и нейрохирургам, где находится фокус, что позволяет им действовать точно. С научной точки зрения это дает редкую возможность заглянуть в глубины живого человеческого мозга. К счастью, пациент с эпилепсией, госпитализированный в Ихилов, согласился принять участие в эксперименте, который в конечном итоге может помочь полностью парализованным людям снова выразить себя с помощью искусственной речи».

На первом этапе эксперимента, когда глубинные электроды уже были имплантированы в мозг пациента, исследователи из Тель-Авивского университета попросили его произнести вслух два слога: /а/ и /е/. Они записали активность мозга , когда он произносил эти звуки. Используя глубокое обучение и машинное обучение , исследователи обучили модели искусственного интеллекта определять конкретные клетки мозга, электрическая активность которых указывала на желание сказать /а/ или /е/.

Как только компьютер научился распознавать схему электрической активности, связанную с этими двумя слогами в мозгу пациента, его попросили только представить, что он говорит /a/ и /e/. Затем компьютер перевел электрические сигналы и воспроизвел предварительно записанные звуки /a/ или /e/ соответственно.

«Моя область исследований связана с кодированием и декодированием речи, то есть с тем, как отдельные клетки мозга участвуют в речевом процессе — воспроизведении речи, слушании речи и воображении речи, или «говорении про себя»», — говорит доктор Танкус.

«В этом эксперименте мы впервые в истории смогли связать части речи с активностью отдельных клеток из областей мозга, с которых мы велись записи. Это позволило нам различать электрические сигналы, представляющие звуки /а/ и /е/. На данный момент наше исследование охватывает два структурных элемента речи, два слога.

«Конечно, наша цель — достичь полноценной речи, но даже два разных слога могут позволить полностью парализованному человеку подавать сигналы «да» и «нет». Например, в будущем можно будет обучить компьютер для пациента с БАС на ранних стадиях заболевания, пока он еще может говорить. Компьютер научится распознавать электрические сигналы в мозге пациента, что позволит ему интерпретировать эти сигналы даже после того, как пациент потеряет способность двигать мышцами. И это только один пример.

«Наше исследование является значительным шагом на пути к разработке интерфейса мозг-компьютер , который может заменить пути управления мозгом для производства речи , позволяя полностью парализованным людям снова добровольно общаться с окружающим миром».