Американские исследователи впервые в истории смогли «прочитать мысли» парализованного человека. Они сделали это с помощью нейроимпланта, который преобразовывает мозговые волны в полноценные слова. Технологию проверили на пациенте, который 15 лет назад перенёс инсульт, лишивший его речи. Теперь он может использовать около полусотни слов, просто думая о них.
Распознаёт до 18 слов в минуту
Ежегодно тысячи людей теряют способность говорить из-за несчастных случаев или каких-то болезней, того же инсульта. Учёные давно пытаются помочь им: они сосредоточились на технологиях считывания электрической активности мозга. Ведь мысль, как ни крути, — это всего лишь электросигнал, пробегающий в нейронах. И если есть такой импульс, пусть и очень слабый, значит, при наличии сверхчувствительных устройств, его можно уловить и преобразовать во что-то понятное. Вот на создание таких устройств и направлены усилия нейрофизиологов.
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско более 10 лет разрабатывали нейропротез, способный декодировать мозговые волны в слова. Они размещали электроды пациентам, перенесшим операцию на головном мозге и нормально владеющим речью, чтобы отследить электрическую активность в тех его участках, которые управляют голосом. Так они проанализировали шаблоны для предсказания слов и создали базовый словарный запас.
Затем настала очередь парализованного пациента, потерявшего способность говорить. Поскольку его когнитивные функции остались неизменными, и он мог частично двигать головой, шеей и конечностями, исследователи попросили его общаться с ними с помощью указателя, прикреплённого к его бейсболке — так он показывал те или иные слова и буквы на экране планшета. На поверхность его головного мозга были имплантированы электроды, и компьютер анализировал мозговые импульсы, когда пациент пытался произнести определённые слова. В конце концов набрался словарик из 50 слов («вода», «семья», «хорошо» и др.), после чего к делу подключили искусственный интеллект. Он научился распознавать активность мозга, различать тонкие закономерности в данных и идентифицировать слова в реальном времени, как только человек начинал о них думать.
Как сообщают исследователи в опубликованной ими статье, теперь пациент может отвечать, например, на вопросы «Как дела?» и «Хочешь ли пить?» Его мысленные ответы появляются на экране в виде текста. Система способна распознавать до 18 слов в минуту, точность составляет до 75%, но разработчики уверены, что эти показатели можно повысить. Дальнейшее, как говорится, дело техники.
«С помощью речи обычно передаётся до 150 или 200 слов в минуту. Мы надеемся, что сможем перейти от распознавания мозговых волн прямо к речи, а не к тексту. Это будет большим преимуществом, — рассуждает старший автор исследования, нейрохирург Калифорнийского университета в Сан-Франциско Эдвард Чан. — Насколько нам известно, это первая успешная демонстрация прямого декодирования слов на основе активности мозга парализованного человека. Приятно думать, что мы находимся в самом начале новой главы медицины, призванной облегчить страдания пациентов, потерявших способность говорить».
Развитие технологии зависит от ИИ
Успехам американских нейрофизиологов можно только порадоваться. Но невольно на ум приходит вопрос: а реально ли развить технологию распознавания электрической активности мозга до такого уровня, чтобы научиться «читать мысли» людей? Как это вообще может выглядеть?
Пару лет назад агентство «Синьхуа» сообщило, что китайские инженеры разработали микросхему, которая будет читать и расшифровывать мысли человека. Учёные из Тяньцзиньского университета создали устройств под названием Brain Talker: оно декодирует сигналы нейронов коры головного мозга, преобразовывая их в цифровые данные. Но сенсационность новости сводилась лишь к размеру девайса — это был чип. А сама технология, называемая BCI (Brain-Computer Interface — нейрокомпьютерный интерфейс), известна давно.
Изначально она задумывалась для помощи обездвиженным людям: размещённые на голове датчики (не обязательно имплантированные в мозг) должны считывать их простые намерения, выраженные в тех же импульсах электрической активности, и воплощать в конкретное действие. Например, перемещать курсор на экране компьютера, включать и выключать телевизор, давать команды инвалидной коляске, управлять протезом и пр. Понятно, что это ещё не чтение мыслей и до него тут далеко, но направление для развития технологии было выбрано именно такое — то самое, по которому пошли и нейрофизиологи из Калифорнии.
Как отличить мою бабушку от Мэрилин Монро?
Основная проблема распознавания мозговых импульсов в том, что они содержат много фонового шума. Выделить в нём сигнал от конкретной группы нейронов крайне сложно. А уж интерпретировать его как человеческую мысль и правильно сформулировать эту самую мысль — задача, кажется, вообще нереальная.
Учёные спорят, решаема ли она в принципе. И подавляющее большинство уверено: нет, не решаема. Прочитать мысли инструментальными методами невозможно.
«Даже если мы найдём связь между группой нейронов и определённым визуальным образом (появились даже такие термины, как „нейрон моей бабушки“ или „нейрон Мэрилин Монро“), а потом научимся эту связь распознавать, всё равно это не будет являться чтением мыслей. Ведь мысленные представления человека по содержанию не так просты, как кажутся на первый взгляд. А сигналы, которые мы научились „вытаскивать“ из мозга, это вовсе не мысли, а всего лишь наши намерения, — объясняет психофизиолог, доктор биологических наук, профессор МГУ Александр Каплан. — Есть и второе обстоятельство, препятствующее инструментальному чтению мыслей при прямом подключении к мозгу. Мысль — это совокупный результат деятельности многих отделов головного мозга. Сколько бы электродов мы ни взяли, их всё равно будет мало. Это чрезвычайно бедный канал подключения к мозгу. Сотни электродов — это ничто по сравнению с астрономической сложностью головного мозга, где содержатся почти 100 миллиардов нейронов и миллион миллиардов связей между ними. Даже 100 тысяч электродов явно не хватит. Кроме того, каждая пара нервных клеток имеет какой-то свой код общения, который надо ещё разгадать».
Учёный считает, что задача прочтения мыслей человека инструментальными методами равнозначна задаче полного познания мозга. А решить её наука вряд ли когда-нибудь сможет. Расхожая фраза, что человеческий мозг — это самый сложный объект во Вселенной, скорее всего, не просто красивое выражение, а констатация факта.
Этим он и удивителен. Весит всего-то полтора килограмма, но содержит загадку, которую человечество не в силах разгадать.
