Интерфейс «мозг-компьютер», способный читать мысли пользователей

Ученые разработали интерфейс «мозг-компьютер», который способен улавливать и расшифровывать внутренний монолог человека.

Результаты исследования могут помочь людям, неспособным говорить, легче общаться с другими. В отличие от некоторых предыдущих систем, новый интерфейс «мозг-компьютер» не требует от пользователей попыток произнести слова. Вместо этого им достаточно подумать о том, что они хотят сказать.

Участник эксперимента по интерфейсу «мозг-компьютер» декодирует внутренние мысли. Фото: Emory BrainGate

«Впервые нам удалось понять, как выглядит активность мозга, когда вы просто думаете о разговоре», — заявила соавтор исследования Эрин Кунц, инженер-электрик из Стэнфордского университета. «Для людей с тяжёлыми нарушениями речи и моторики интерфейс, способный декодировать внутреннюю речь, может помочь им общаться гораздо легче и естественнее».

Разрабатываются интерфейсы «мозг-компьютер» (ИМК), которые позволяют парализованным людям использовать свои мысли для управления вспомогательными устройствами, такими как протезы конечностей, или общаться с другими людьми.

Некоторые системы предполагают имплантацию электродов в мозг пациента, в то время как другие используют МРТ для наблюдения за активностью мозга и соотнесения ее с мыслями или действиями.

Однако многие интерфейсы BCI, помогающие общаться, требуют от пользователя напряжения речи, чтобы ясно выразить то, что он хочет сказать, что может быть утомительно для людей с ограниченным мышечным контролем. В этом новом исследовании исследователи задались вопросом, можно ли заменить это декодированием внутренней речи.

В новом исследовании, опубликованном 14 августа в журнале Cells, Эрин Кунц и ее коллеги работали с четырьмя людьми, парализованными в результате инсульта или бокового амиотрофического склероза (БАС) — дегенеративного заболевания, поражающего нервные клетки, которые помогают контролировать мышцы.

Разрабатываются интерфейсы «мозг-компьютер», которые смогут «разоблачить» разницу между мыслями и словами. Фото: Camtree Launches

В рамках клинического исследования участникам были имплантированы электроды в мозг для управления вспомогательными устройствами силой мысли. Исследователи обучили ИИ, используя модели, декодировать внутренние мысли и то, что пациент пытался сказать, по электрическим сигналам, регистрируемым электродами в мозге участников.

Команда обнаружила, что модели декодировали предложения, которые участники «думали» в голове, с точностью до 74%. Они также распознавали естественную внутреннюю речь человека в задачах, требующих этого, например, при запоминании порядка стрелок, указывающих в разных направлениях.

Внутренняя речь, или, точнее, внутренняя мысль, и речь вызывают схожие модели активности мозга в двигательной коре, которая контролирует движение, но внутренняя речь, как правило, вызывает более слабую активность.

Одна из этических проблем нейрокомпьютерных интерфейсов заключается в том, что они способны расшифровывать личные мысли пользователя, а не то, что он намеревается сказать. Различие в сигналах мозга между речью и внутренними мыслями позволяет предположить, что будущие интерфейсы «мозг-компьютер» смогут читать мысли человека.

Чтобы дополнительно защитить существующую систему от случайного декодирования внутренней речи человека, команда разработала защищенный паролем BCI.

Участники могли использовать тестовую речь для общения в любое время, но интерфейс начинал декодировать внутреннюю речь только после того, как они молча произносили парольную фразу «chitty chitty bang bang».

«Хотя нейрокомпьютерные технологии не могут декодировать полные предложения, когда человек не мыслит четко словами, в будущем передовые устройства, возможно, смогут делать это», — написали исследователи в журнале Cell.