В последнее время активно разрабатываются технологии в области нейроинтерфейсов - систем, позволяющих подключать к человеческому мозгу различные приспособления: кибернетические конечности, искусственные органы зрения, а также различные электронные устройства.
Например, в марте 2013 года группа бразильских и американских ученых смогла связать при помощи такой технологии мозги двух крыс, находящихся за тысячи километров друг от друга. В результате грызуны получили возможность обмениваться информацией. Через некоторое время исследователи повторили тот же эксперимент, но уже с тремя обезьянами.
В 2015 году команда нейрофизиологов и киберинженеров во главе с Ричардом Андерсеном из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) разработала принципиально новый вид ручного протеза, способного подключаться к центру желаний в нашем мозгу и выполнять их, минуя нервную систему. Устройство подключалось к задней теменной коре, ответственной за реализацию намерений, связанных с физическими движениями.
К участию в эксперименте привлекли 34‑летнего Эрика Сорто, который на тот момент был вот уже более 10 лет полностью парализован после попадания пули в спинной мозг. Ему вживили в заднюю теменную кору микрочип и комплект из нескольких сот электродов и в течение нескольких недель следили за мозговой активностью в этой зоне. Например, исследователи просили Эрика мысленно взять в руки какой-нибудь предмет и с помощью МРТ наблюдали за тем, как меняется частота сигналов, подаваемых мозгом через встроенные электроды. На основе этих наблюдений была создана специальная программа, которая проводила анализ активности задней теменной коры и считывала мысли Сорто. Сначала ученые попытались научить инвалида управлять движением курсора по экрану. На следующем этапе к «командному центру» мозга подключили кибернетическую руку.
Результаты оказались достаточно впечатляющими. За несколько недель Сорто научился не только двигать кибернетической рукой в любых направлениях, но и заставлять ее выполнять сложные манипуляции, допустим, подносить ко рту бутылку с пивом или пожимать руку другому человеку.
В том же году специалисты Медицинского центра Олбани (США) и лаборатории Cognitive Systems Lab Технологического института Карлсруэ (Германия) разработали технологию, позволяющую расшифровывать сигналы головного мозга и трансформировать их в текст.
Система Brain-to-Text была опробована на семи добровольцах, проходивших в клинике курс лечения от различных неврологических недугов. В ходе эксперимента участников просили читать вслух громким голосом текст, который представлял собой ограниченный набор определенных слов. В процессе чтения сигналы, поступавшие от мозга, считывались компьютером с помощью ECoG-электродов, расположенных напротив лобных и боковых областей мозговой коры. Затем компьютер анализировал их, используя специальные алгоритмы, и таким образом была получена наиболее вероятная последовательность сигналов, соответствующих тем или иным словам. Еще один алгоритм преобразовывал их в текстовой формат.
Правда, точность распознавания оставляла желать лучшего. Если пациент произносил слова достаточно четко, средняя погрешность составляла около 25%. Если же речь была нечеткой или неправильной, число ошибок увеличивалось до совершенно неприемлемого результата - 50%.
Чем же отличается разработка команды Джоша Чартье от всех предыдущих? Если другие исследователи пытались считывать мысли напрямую, расшифровывая сигналы в виде букв и цифр, то Чартье и его коллеги пошли по другому пути. Они исходили из того, что мысли формируются в речевых центрах мозга, то есть человек «проговаривает» их про себя, причем не в форме конкретных звуков, а в форме неких «комплексов», в которых задействованы мускулы рта, гортани и голосовых связок.
Первые опыты были проведены с участием нескольких пациентов, страдавших эпилепсией. Они завершились успешно. После этого специалисты решили продолжить эксперименты, задействовав на сей раз участки мозга, ответственные за обработку информации из органов слуха. Для этого пригласили трех добровольцев и внедрили им в слуховой центр электроды. Затем ученые начали следить за активностью этой части мозговой коры в то время, когда испытуемым задавали вопросы или они отвечали на них.
Путем записывания полученных сигналов и сопоставления их друг с другом удалось создать алгоритм, «переводящий» мозговые команды в язык, понятный для компьютера. Если первая версия программы могла только озвучивать мысли добровольцев, то вторая уже способна преобразовывать их в текст. Правда, словарный запас у нее пока невелик, однако большим плюсом является способность работать в режиме реального времени, да и ошибок она делает меньше, чем другие аналогичные программы. В частности, она может корректно считывать примерно три из четырех слов в каждом предложении, что делает общение почти полноценным.
Предполагается в дальнейшем «натренировать» алгоритм так, чтобы можно было вступать в контакт с людьми, лишенными возможности говорить вследствие инсульта, паралича или каких-то травм. «Мы показали, что мы можем напрямую считывать сигналы с поверхности коры мозга для того, чтобы расшифровывать то, что воспринимает или произносит тот или иной человек, не тратя на это много времени, - прокомментировал Джош Чартье. - Это большой шаг к созданию нейропротезов, которые вернут дар речи тем людям, которые сейчас его лишены».