Исследователи превратили мозговые сигналы в голос

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско совершили настоящий прорыв в области нейротехнологий, создав нейропротез, способный преобразовывать мозговую активность в речь практически мгновенно! Эта инновационная разработка дарит надежду людям, страдающим тяжелыми формами паралича, таким как анартрия после инсульта ствола мозга, которые полностью утратили способность говорить.

В исследовании, опубликованном в престижном журнале Nature Neuroscience, приняла участие 47-летняя женщина с анартрией – параличом речевых мышц, лишившим её возможности общаться вербально. Благодаря имплантированным электродам, фиксирующим мозговую активность в речевой сенсомоторной коре, ей удалось вернуть утраченную способность.

Как это работает?

Имплантированная сеть электродов: 253 электрода, покрывающие речевую кору, регистрируют высокочастотные гамма-волны и низкочастотные сигналы, связанные с попытками артикуляции. Даже когда пациентка просто представляла слова, не двигая ртом, электроды фиксировали активность мозга.

Рекуррентная нейронная сеть (RNN-T): Для декодирования сигналов использовалась специальная нейронная сеть, изначально разработанная для распознавания речи. Она обрабатывает данные блоками по 80 миллисекунд, обеспечивая синтез речи в реальном времени.

Обучение без голоса: Ключевое преимущество системы – возможность обучения без необходимости озвучивать слова, что крайне важно для пациентов с анартрией. Обучение проводилось на 23 тысячах попыток “беззвучной речи”, охватывающих 1024 слова.

Персонализация голоса: Чтобы вернуть пациентке её естественный голос, ученые использовали короткую аудиозапись, сделанную до инсульта, и синтезатор на основе генеративно-состязательной сети, который преобразовывал декодированные фонемы в её собственную речь. Это позволяет сохранить идентичность пациента, что крайне важно для психологического комфорта.

Скорость декодирования: До 47.5 слов в минуту для большого словаря и 90.9 слов для набора из 50 повседневных фраз, что в 1.5–2 раза быстрее предыдущих разработок.

Минимальная задержка: Задержка между мысленной артикуляцией и синтезом речи составила в среднем 1.12 секунды, по сравнению с 23 секундами у существующего ассистивного устройства. Это критически важно для поддержания естественного диалога.

Адаптация к другим интерфейсам: Технология может адаптироваться к другим интерфейсам, включая микроэлектродные массивы и электромиографию речевых мышц.

Несмотря на то, что точность пока еще варьируется (ошибка на уровне фонем 10.8% для простых фраз и 45.3% для сложных предложений), этот нейропротез является огромным шагом вперед в восстановлении коммуникативных способностей у людей с тяжелыми формами паралича.

Участница исследования отметила, что чувствует больший контроль над синтезатором, чем над текстовым интерфейсом. Руководитель проекта Эдвард Чанг подчеркнул, что для неё это не просто инструмент, а возможность снова “быть услышанной” в прямом смысле слова.

Эта технология – не просто научное достижение, а реальная надежда на возвращение к полноценной жизни для людей, лишенных возможности говорить. Она открывает новые горизонты в нейрореабилитации и демонстрирует невероятный потенциал нейротехнологий для улучшения жизни людей с ограниченными возможностями.

Источник: vk.com

Комментарии: