Gânduri, vorbire. Oamenii de știință au reușit să transforme gândurile în cuvinte

Neurosavanții din Columbia au creat un sistem care traduce gândul într-un discurs inteligibil și ușor de recunoscut. Prin monitorizarea activității creierului unei persoane, tehnologia poate reconstitui cuvintele pe care le aude o persoană, cu o claritate fără precedent. Această descoperire, care exploatează puterea sintetizatorilor de vorbire și a inteligenței artificiale, ar putea duce la noi modalități prin care computerele să comunice direct cu creierul, scrie techxplore.com.

De asemenea, pune bazele pentru a ajuta oamenii care nu pot vorbi (cum sunt cei care trăiesc cu scleroză laterală amiotrofică (ALS) sau se recuperează din accident vascular cerebral) să își recapete capacitatea de comunicare cu lumea exterioară.

"Vocile noastre ne ajută să ne conectăm la prietenii noștri, la familie și la lumea din jurul nostru, motiv pentru care pierderea puterii vocii din cauza rănirii sau a bolii este atât de devastatoare", a declarat Nima Mesgarani, cercetător principal la Universitatea Columbia Mortimer B. Zuckerman Brain Mind Brain Behavior Institute. "Prin studiul acesta avem o cale posibilă de a restabili această putere. Am arătat că, prin tehnologia potrivită, gândurile acestor oameni ar putea fi decodificate și înțelese de orice ascultător", a mai spus el.

Vocoderul, algoritmul de calculator care poate „traduce” gândurile

Zeci de ani de cercetare a arătat că, atunci când oamenii vorbesc, sau chiar își imaginează că vorbesc, tiparele vorbirii apar în creierul lor. Un model distinct (dar recognoscibil) al semnalelor apare și atunci când ascultăm pe cineva vorbind sau ne imaginăm ascultarea. Experții, încercând să înregistreze și să decodeze aceste tipare, văd un viitor în care gândurile nu trebuie să rămână ascunse în interiorul creierului - ci, în schimb, ar putea fi traduse în vorbire, după voință.

Echipa lui Dr. Mesgarani a folosit un algoritm de calculator, un vocoder, care poate sintetiza discursul, după ce a fost instruit cu înregistrările vorbitorilor. Pentru a „învăța” vocoderul să interpreteze activitatea creierului, Dr. Mesgarani a colaborat cu Ashesh Dinesh Mehta, MD, Ph.D., un neurochirurg la Northwell Health Physician Partners Neuroscience Institute și co-autor al lucrării.

Dr. Mehta tratează pacienții cu epilepsie, dintre care unii trebuie să sufere operații regulate. "Lucrând cu Dr. Mehta, am cerut pacienților cu epilepsie care au fost deja supuși unei intervenții chirurgicale cerebrale să asculte propozițiile rostite de diferite persoane, în timp ce am măsurat tiparele activității creierului", a spus dr. Mesgarani. "Aceste modele neuronale au antrenat vocoderul."

Apoi, cercetătorii au cerut acelorași pacienți să asculte difuzoarele care recitau cifre între 0 și 9, în timp ce se înregistrau semnalului creierului care au putut fi putut fi procesate prin vocoder. Sunetul produs de vocoder ca răspuns la aceste semnale a fost analizat și curățat de rețelele neuronale, un tip de inteligență artificială care imită structura neuronilor din creierul biologic.

Rezultatul final a fost o voce robotizată care recita o serie de numere. Pentru a testa acuratețea înregistrării, Dr. Mesgarani și echipa lui au însărcinat indivizii să asculte înregistrarea și să raporteze ceea ce au auzit. „Am descoperit ca oamenii ar putea înțelege și repeta sunetele în aproximativ 75% din timp, ceea ce este mult peste orice încercări anterioare”, a spus dr. Mesgarani.

Urmează alte teste

Dr. Mesgarani și echipa sa planifică să testeze mai multe cuvinte și propoziții mai complexe și vor să efectueze aceleași teste pe semnalele creierului emise atunci când o persoană vorbește sau își imaginează vorbirea. În cele din urmă, ei speră că sistemul lor ar putea face parte dintr-un implant, similar cu cel purtat de unii pacienți cu epilepsie, care transpune gândurile purtătorului în cuvinte.

"În acest scenariu, dacă purtătorul crede că are nevoie de un pahar de apă, sistemul nostru ar putea să preia semnalele creierului generate de acest gând și să le transforme într-un discurs sintetizat, verbal", a spus dr. Mesgarani. "Acest lucru ar da oricui, care și-a pierdut abilitatea de a vorbi, șansa reînnoită de a se conecta la lumea din jur".