Szwajcarskim i amerykańskim badaczom udało się opracować implanty mózgowe, pozwalające odczytać niewypowiedziane, a jedynie pomyślane słowa. Technologia jest na wczesnym etapie. Implanty radzą sobie z kilkoma słowami, a nie z całymi frazami czy zdaniami. Mimo to urządzenia dają szanse na przyszłe zastosowanie kliniczne.

Podobne interfejsy mózg-komputer (BCI), które tłumaczą sygnały w mózgu na tekst, dla niektórych badanych osiągnęły prędkość 62-78 słów na minutę. Są one opracowywane dla ludzi, którzy w wyniku choroby utracili zdolność samodzielnego mówienia. Dzięki tego typu implantom komputer może powiedzieć to, co pomyślał chory. 

Wydajność interfejsów mózg-komputer

Trzeba jednak podkreślić, że inne BCI zostały wyszkolone do interpretowania mowy, która jest przynajmniej częściowo wokalizowana lub naśladowana. Najnowsze badanie, którego wyniki opublikowano w poniedziałek 13 maja w „Nature” jest pierwszym, który dekoduje słowa „wypowiadane” całkowicie wewnętrznie. Polega to na rejestrowaniu sygnałów z poszczególnych neuronów w mózgu w czasie rzeczywistym.

Badania rozpoczęły się od wszczepienia maleńkich elektrod do mózgów dwóch osób z urazami rdzenia kręgowego. Urządzenia umieszczono w zakręcie nadbrzeżnym mózgu, czyli strukturze płata ciemieniowego. Ten region nigdy nie był badany przy użyciu BCI dekodujących mowę.

– Właśnie znalezienie najlepszych miejsc w mózgu do wszczepienia BCI jest jednym z kluczowych wyzwań związanych z dekodowaniem mowy wewnętrznej – mówi Silvia Marchesotti, neuroinżynierka z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii oraz współautorka badania.

Trening algorytmu odczytywania myśli

Wcześniejsze badania sugerowały, że ta część mózgu jest aktywna w mowie niewokalizowanej oraz w zadaniach takich jak decydowanie i nad podobieństwem fonetycznym wybranych słów.

Dwa tygodnie po tym, jak uczestnikom badania wszczepiono matryce mikroelektrod do mózgu, naukowcy zaczęli otrzymywać pierwsze dane. Algorytm interfejsu był szkolony na zaledwie sześciu, wydawałoby się przypadkowych słowach. Były to:

  • pole bitwy
  • kowboj
  • pyton
  • łyżka
  • pływanie
  • telefon

oraz dodatkowe dwa niby-słowa: nifzig i bindip. – Chodziło o to, aby sprawdzić, czy znaczenie jest niezbędne do reprezentacji – powiedziała Sarah Wandelt, inżynierka neuronalna z Caltechu w USA. 

W ciągu trzech dni zespół poprosił każdego uczestnika, aby wyobraził sobie, że wypowiada słowa wyświetlane na ekranie i powtórzył ten proces osiem razy dla każdego słowa. Następnie BCI połączyło pomiary aktywności mózgu uczestników z modelem komputerowym, aby przewidzieć ich wewnętrzną mowę w czasie rzeczywistym.

Nawet 79 proc. skuteczności

W przypadku pierwszego uczestnika BCI przechwycił wyraźne sygnały neuronowe dla wszystkich słów i był w stanie zidentyfikować je z 79% dokładnością. Ale dokładność dekodowania wyniosła tylko 23% dla drugiego uczestnika, który miał mniej aktywnych neuronów dla każdego słowa. 

Autorzy odkryli również, że 82 % do 85% neuronów, które były aktywne podczas mowy wewnętrznej, było również aktywnych, gdy uczestnicy wokalizowali słowa. Ale niektóre neurony były aktywne tylko podczas mowy wewnętrznej lub inaczej reagowały na określone słowa.
Chociaż badanie to stanowi znaczący postęp w dekodowaniu mowy wewnętrznej, to przed nami wciąż daleka droga do stworzenia interfejsu komputer-mózg zdolnego „mówić” za osoby chore lub sparaliżowane.

– Mimo wszystko jest to prawdopodobnie najbardziej zaawansowane jak dotąd badanie nad dekodowaniem mowy wewnętrznej – mówi Silvia Marchesotti.

Źródło: Nature.