Устройства за четене на мисли позволяват на парализирани хора да говорят

Импланти за четене на мисли, подобрени с помощта на изкуствен интелект, позволяват на двама души с парализа да комуникират с безпрецедентна точност и скорост.

В отделни проучвания, и двете публикувани на 23 август в сп. Nature, два екипа от изследователи описват интерфейси мозък-компютър, които превеждат невронни сигнали в текст или думи, изречени от синтетичен глас. Устройствата могат да декодират реч съответно с 62 думи в минута и 78 думи в минута. Естественият разговор се осъществява с около 160 думи в минута, но новите технологии са по-бързи от всички досегашни опити.

"С тези нови проучвания вече е възможно да си представим бъдеще, в което можем да възстановим свободния разговор на някой с парализа, позволявайки му да казва каквото иска с достатъчно висока точност, за да бъде разбран надеждно“, казва Франсис Уилет, невролог от Станфордския университет в Калифорния, който е съавтор на едно от проучванията.

Тези устройства "могат да станат продукти в много близко бъдеще“, казва Кристиан Херф, компютърен невролог в университета в Маастрихт, Холандия.

Един от описаните от изследователите случаи е на Ан Джонсън, която през 2005 г., едва 30 годишна, получава инсулт, който я оставя тежко парализирана и неспособна да говори.

В най-добрия случай тя е могла да издава звуци като "ох" и "ах", но мозъкът ѝ все още възпроизвеждал сигнали.

Сега, благодарение на научния пробив, 18 години след инсулта на Джонсън, експериментална технология е превела мозъчните ѝ сигнали в звукови думи, което ѝ позволява да комуникира чрез цифров аватар, разказва NBCnews.

Технологията, разработена от изследователи от Калифорнийския университет в Сан Франциско и Калифорнийския университет в Бъркли, разчита на имплант, поставен върху повърхността на мозъка на Джонсън в области, свързани с речта и езика.

Имплантът, който Джонсън е получила при операция миналата година, съдържа 253 електрода, които прихващат мозъчни сигнали от хиляди неврони. По време на операцията лекарите също така са инсталирали порт в главата на Джонсън, който се свързва с кабел, който пренася мозъчните ѝ сигнали до компютърна банка.

At 30, Ann Johnson suffered a stroke that left her unable to speak. Now, a new technology translated her brain signals into audible words. https://t.co/O5zyObjmsz

— NBC News Health (@NBCNewsHealth) August 23, 2023

Компютрите използват алгоритми с изкуствен интелект, за да преведат мозъчните сигнали в изречения, които се изговарят чрез цифрово анимирана фигура. Така че, когато Джонсън се опита да каже изречение като "Страхотно е да те видя отново“, аватарът на близкия екран изрича тези думи на глас.

Изглежда, че системата е значително по-бърза и по-точна от предишни подобни технологии, и позволява на Джонсън да комуникира, използвайки сравнително богат речник.

Изследователите са използвали запис на Джонсън, която говори на сватбата си, за да персонализират гласа на аватара. Системата също преобразува мозъчните сигнали на Джонсън в движения на лицето на аватара, като стиснати устни и емоционални изрази, като тъга или изненада.

Второ проучване, също публикувано в сряда в сп. Nature, по подобен начин описва как устройство е помогнало на жена с парализа да общува.

Пат Бенет страда от болестта на Лу Гериг или амиотрофична латерална склероза. Това е неврологично заболяване, което отслабва мускулите. Бенет все още може да се движи и да се облича сама, но вече не може да използва мускулите на устата и гърлото си, за да образува думи.

След като имплантират два малки сензора в мозъка ѝ, изследователи от Станфордския университет са обучили софтуерна програма да декодира сигнали от отделни мозъчни клетки и да ги преобразува в думи на компютърен екран. Както и в първото проучване, сензорите са свързани към компютъра чрез кабел.

Технологията преобразува опитите за реч на Бенет в думи със скорост от 62 думи в минута и с около 91% точност, когато тя използва речник от 50 думи. Но точността пада до около 76%, когато тя използва по-богат речник от 125 000 думи. Това означава, че 1 от всеки 4 думи е грешна.

"В крайна сметка технологията ще се усъвършенства, за да стане лесно достъпна за хора, които не могат да говорят“, пише Бенет в изявление. "За тези, които са невербални, това означава, че могат да останат свързани със света, може би да продължат да работят, да поддържат приятели и семейни отношения.“, казва тя.

Експериментите, които използват електроди за четене на мозъчни сигнали датират от края на 90-те години на миналия век, но в последните години напредват с бързи крачки.

Двата нови експеримента, описани в Nature, обаче позволяват много по-бърза комуникация от предишните опити, макар и комуникацията между мозъка и компютъра все още да не е перфектна.