15 червня, 2025
Унікальна технологія допомагає пацієнтам із нейродегенеративними захворюваннями говорити в режимі реального часу
Дослідники з Каліфорнійського університету в Девісі створили експериментальну технологію, яка може відновити голоси людей, які втратили здатність говорити через неврологічні захворювання. Учені вже продемонстрували, як їхній інноваційний метод може миттєво перетворювати активність мозку на голос, коли людина намагається говорити. Система дозволила учаснику дослідження, який хворіє на бічний аміотрофічний склероз, розмовляти через комп'ютер зі своєю родиною в режимі реального часу, змінювати інтонацію та навіть наспівувати.
Здатність чоловіка спілкуватися стала можливою завдяки дослідницькому інтерфейсу. Нейрокомп'ютерні або мозкові інтерфейси є складними системами, що забезпечують взаємодію між мозком та електронними девайсами. Новий девайс складається із чотирьох мікроелектродних масивів, хірургічно імплантованих у ділянку мозку, відповідальну за мовлення. Ці пристрої приєднали до вентральної частини прецентральної звивини, яка міститься у лобовій частині головного мозку і відіграє важливу роль у контролі рухів м'язів обличчя та шиї, беручи участь в артикуляції. Електроди записують активність нейронів у мозку та надсилають її на комп'ютери, які інтерпретують сигнали для реконструкції голосу.
Процес миттєвого перетворення активності мозку на синтезоване мовлення здійснюється за допомогою штучного інтелекту. Алгоритми нової системи були навчені на даних, зібраних, поки учасника просили спробувати вимовити речення, що демонстрували йому на екрані комп'ютера. Це дало науковцям інформацію про те, що пацієнт намагався сказати. Нейронна активність у режимі реального часу показала спрацьовування сотень клітин мозку пацієнта. Дослідники зіставили ці дані зі звуками мовлення, які учасник намагався відтворити в цей момент часу. Це допомогло алгоритму навчитися точно реконструювати голос учасника лише на основі його нейронних сигналів.
Система змогла дуже швидко перетворювати нейронні сигнали учасника дослідження на мову, що відтворюється через динамік, – лише за одну сорокову секунди. Ця коротка затримка подібна до такої, яку людина відчуває, коли говорить і чує власний голос. Технологія також дозволила учаснику вимовляти нові слова (ті, які ще не були відомі системі) та робити вигуки. Пацієнт міг модулювати інтонацію згенерованого комп'ютером голосу, щоб поставити запитання або наголосити на певних словах у реченні. Учасник також змінював висоту звуку, співаючи короткі мелодії.
Голос, синтезований за допомогою системи, був впізнаваним: слухачі могли правильно зрозуміти майже 60 % синтезованих слів (на відміну від 4 %, коли пацієнт говорив самостійно). «Наш голос – це частина того, що робить нас тими, ким ми є. Втрата здатності говорити є руйнівною для людей, які живуть із неврологічними захворюваннями», – розповідає Девід Брендман, співдиректор Лабораторії нейропротезування Каліфорнійського університету і нейрохірург, який проводив імплантацію учаснику досліджень. Зараз учені планують залучити більше учасників з іншими нейродегенеративними захворюваннями, аби випробувати технологію.
Джерело: https://www.nature.com/articles/s41586-025-09127-3