Возвращение речи

Ученые многих мировых научных центров активно разрабатывают интерфейс мозг-машина. Одно из бесспорно полезных направлений — это создание приборов, которые позволят говорить больным, даже парализованным людям. Преобразовать их мысли в связную синтезированную речь пока не удалось, но результаты обнадеживают.

Речь человека связана с активностью и сенсорной, и моторной коры мозга. Еще дюжину лет назад американские медики с помощью имплантированных электродов в мозг записали электрические сигналы коры, управляющие челюстями, губами и языком парализованного пациента, который мысленно произносил слова, а затем вывели их на дисплей компьютера. Сегодня техника считывания таких сигналов неуклонно развивается, поэтому наверняка наступит день, когда для их полной фиксации не придется проникать под черепную коробку.

Пока же внешние датчики не могут получить информацию от глубоких слоев мозга. Они черпают ее от электродов, укрепленных на коже головы. Они не очень точны и медленно извлекают слова, буквально по буквам. На определение каждой из них нужно около двадцати секунд. Это делает общение окружающих с больным, вернее его синтезатором речи, напряженным и некомфортным. Такая речь представляет собой сумму слов и звучит механически, достаточно вспомнить, как звучали слова известного английского астрофизика Стивена Хокинга.

Сегодня электронные приборы синтезирующие речь, фактически представляют собой «клавиатуру» для мозга пациента, так как не позволяют передать существенную часть языковой информации. Для генерации настоящей речи потребуется детектировать сигналы многих зон коры, в том числе слуховой зоны, которая связана с интонацией и музыкой речи. В последние годы для интерпретации речи исследователи используют программы искусственного интеллекта. Правда, набор слов ИИ пока ограничен несколькими десятками.

Большой шаг в разработке искусственной речи сделали ученые из Университетского медицинского центра Утрехта и Университета Неймигена. Под руководством Юлии Березуцкой (Julia Berezutskaya) они научили программу ИИ декодировать электрические сигналы, протекающие по сенсомоторной коре, и с точностью 92% преобразовывать их в слова. ИИ управлял синтезатором речи, который говорил голосом самого больного. Исследователи также проверили на добровольцах, насколько различима такая речь.

В эксперименте участвовали больные эпилепсией, которым для лечения их заболевания уже вживили сенсоры в мозг. Сначала пациенты вслух, отчетливо повторяли двенадцать различных слов, чтобы нейрофизиологи составили соответствующие карты электроактивности коры. Затем ученые обучили ИИ соотносить их со словами и переводить в управляющие сигналы для синтезатора речи. Достичь понятного на слух результата удалось с небольшим набором карт. Значит подход ученых — правильный.

Однако у метода есть и недостаток: пока он может распознавать и синтезировать только несколько десятков слов. Очевидно, что предсказывать предложения искусственному интеллекту будет труднее. Для этого придется провести длительные исследования, усовершенствовать и сенсоры, и программы ИИ. Здесь ученые надеются на помощь разработчиков больших языковых машин, к которым, например, относится хорошо известный Chat GPT.

Нейрофизиологи уверены, что они на правильном пути, а их достижения уже сейчас можно внедрять в клиническую практику. Юлия Березуцкая надеется, что новая технология станет доступной для парализованных больных. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Neural Engineering.