Наука

На пороге создания нейрокомпьютерного декодера речи

0 108
Shape 15 Created with Avocode.
На пороге создания нейрокомпьютерного декодера речи

На пороге создания нейрокомпьютерного декодера речи

Есть заболевания, которые ограничивают людей не только в движении, но и в речи. Ученые распознали лингвистическую модель возникновения речи и работают над нейрокомпьютерным интерфейсом. Он поможет говорить людям, лишенным этой возможности.


Есть люди, которые не могут говорить по причине паралича мышц. Да, конечно, существуют устройства (яркий пример — покойный Стивен Хоккинг), которые считывают движение глаз, малейшие колебание мышц в щеке и превращают этот процесс в звук. Но все это происходит невероятно медленно и выглядит чужеродно.

Чтобы помочь людям, которые не в состоянии производить речь, обреченным вынужденно молчать, отрезанным от общения, ученые создали нейрокомпьютерный интерфейс. Он декодирует команды, посылаемые мозгом на артикулярный аппарат (язык, губы, гортань). При попытке человека произнести слова, аппарат будет транскрибировать импульсы мозга в речь.

Исследования команды ученых во главе со Слуцким

Ученые Вайнберского колледжа провели ряд новейших исследований, которые открыли очередные сведения о кодировки мозгом речи. Это ускорило создание речевых интерфейсов. Выяснилось, что управление речевым аппаратом происходит подобно контролю над движением рук. Неудивительно, ведь при воспроизведении речи мы порой интенсивно жестикулируем, помогая окрасить произносимые слова уместными эмоциями. Чтобы сделать такие выводы, ученые наблюдали за деятельностью двух областей мозга. Они выяснили, что за достижение цели произнесения звуков и отдельных слогов отвечают два отдела мозга.

Марк Слуцкий, автор проведенного исследования, сказал, что такие опыты помогут вернуть способность речи парализованным людям. Это социально значимые исследования, которые смогут вернуть возможность свободно выражать свои мысли ныне ущемленным в этой способности людям.

А такая возможность смогла бы стать эффективным инструментом реабилитации, возврата таких пациентов к нормальной полноценной жизни.

Это открытие потенциально направлено на помощь людям с нарушенной речью. К ним относятся дети с заболеванием «апраксия» (когда человеку затруднительно переводить мысли в речь) или взрослые после инсульта.

Как работает мозг

Как известно, каждый звук, производимый человеком, создаются с помощью движений артикуляционного аппарата (губы, язык, небо, гортань). Речь состоит из множества таких звуков — фонем. Но механизм влияния мозга на производство звуков до недавних пор четко установлен не был. Целью ученых, проводивших множество экспериментов, было распознать, как кора мозга посылает сигнал к мышцам, а речевой аппарат воспроизводит соответствующие действия.

Руководитель проекта Слуцкий предположил, что области мозга, отвечающие за речевую моторику, работают схоже с областями, отвечающими за работу конечностей, например рук. 

И он оказался прав. При изучении двух отделов мозга, занятых в производстве речи, было выявлено, что за жесты отвечает предцентральная кора, а нижняя лобная кора (область мозга более высокого уровня) отвечает и за жесты, и за фонемы.

Что означают сигналы головного мозга

Для экспериментов были задействованы пациенты, прошедшие через удаление опухолей головного мозга. Сигналы, подаваемые мозгом, фиксировались с помощью закрепленных электродов. При этом подопытные должны были бодрствовать и читать слова, демонстрируемые для эксперимента на большой экран.

Время воспроизведения жестов и звуков фиксировалось и после проведения опыта сопоставлялось с реакцией мозга на то или иное событие. Информация, полученная в ходе исследования, помогла понять принцип речевого производства и построить верные лингвистические модели. Эти открытия помогут ученым инженерам в проектировании нейрокомпьютерных декодеров.



Записи в журнале

Акции и промо-коды от магазинов электроники, а тажке новости науки и технологий.