Sukurta mašina, verčianti mintis į kalbą

Implantavę specialius elektrodus į „uždaryto viduje sindromo“ (angl. locked-in syndrome) paveikto žmogaus smegenis, mokslininkai pademonstravo sistemą neuronų signalams perduoti belaidžiu būdu į kalbos sintezatorių.

Minties konvertavimo į kalbą procesas trunka apie 50 milisekundžių - tiek pat laiko savo mintis reikšdamas žodžiais užtrunka ir neparalyžiuotas neurologiškai sveikas žmogus, rašo technologijos.lt.

Šis tyrimas yra pirmasis sėkmingas atvejis, kai pademonstruotas veikiantis nuolatos implantuotas belaidžio ryšio implantas, realiu laiku kontroliuojantis išorinę elektroninę įrangą. Tyrimui vadovavo Bostono universiteto (JAV) neurologas Frankas Guentheris, kuris eksperimentus vykdė kartu su Harvardo universiteto ir Masačiusetso technologijų instituto mokslininkais. “Mūsų rezultatai rodo, jog naudodamasis smegenų ir mašinos sąsaja, vartotojas gali tiesiogiai kontroliuoti išvedamą garsą, ir kad jam nebereikia naudoti palyginti lėto spausdinimo klaviatūra proceso", F.Guentheris sakė interviu portalui „PhysOrg.com“.

Tyrimo metu mokslininkai naująją technologiją išbandė su savanoriškai sutikusiu dalyvauti 26 metų amžiaus vyru, patyrusiu galvos smegenų žievės insultą. Insultas pažeidė smegenų kanalą, atsakingą už ryšį tarp judesius valdančių motorinių neuronų ir likusios smegenų dalies. Nors jo sąmonė ir pažintiniai gebėjimai nenukentėjo, jis yra visiškai suparalyžiuotas ir gali tik lėtai judinti akis vertikaliai kryptimi. Ši reta būsena yra vadinama „uždaryto viduje sindromu“. Prieš penkerius metus, kai eksperimento dalyviui buvo 21 metai, mokslininkai implantavo elektrodą netoli ribos, skiriančios kalbinę smegenų sritį ir kairiąją ventralinę motorinę smegenų žievės dalį (angl. left ventral premotor cortex).

Pamažu prie elektrodo priaugo neuronai, ir praėjus 3-4 mėnesiams jie jau pradėjo perduoti signalus elektrodų laidams. Praėjus trims metams po implantavimo, mokslininkai ėmėsi testuoti smegenų ir mašinos sąsaja, kuri skirta kalbai sintezuoti realiu laiku. Sistema yra „telemetrinė“ - jai nereikia jokių jungčių ar laidų, išlendančių pro žmogaus odą - taip eliminuojama infekcijos rizika. Vietoj to, elektrodai sustiprina ir konvertuoja neuronų signalus į dažninės moduliacijos (FM) radijo bangas.

Šie signalai belaidžiu būdu perduodami per skalpą į dvi rites, kurios prie žmogaus galvos pritvirtintos naudojant vandenyje tirpią pastą. Ritės suveikia kaip priimančioji radijo bangų antena. Implantuotam elektrodui energiją tiekia indukcinis ryšys tarp maitinimo šaltinio ritės (kuri taip pat tvirtinama prie galvos) ir elektrodo priimančiosios ritės.

Galiausiai signalai perduodami į elektrofiziologinę įrašymo sistemą, kuri signalus suskaitmenina ir surūšiuoja. Atskirtos charakteringos signalo dalys, nešančios reikiamą informaciją, siunčiamos į neuralinį dekoderį - specialią programą, veikiančią asmeniniame kompiuteryje. Šios programos suformuotas signalas perduodamas į programinį kalbos sintezatorių, veikiantį tame pačiame kompiuteryje. Kol kas sistema sėkmingai išbandyta tik su trimis balsėmis. Visas konvertavimo procesas vidutiniškai trunka 50 milisekundžių.

Mokslininkai įsitikinę, jog patobulinus sistemą, bus galima atkurti ir priebalses. Signalams perduoti buvo naudojamas vienas trijų kontaktų elektrodas, o tai reiškia, jog panaudojus papildomus elektrodus ir jais fiksuojant kelių smegenų sričių generuojamus impulsus bei pritaikius patobulintą dekodavimą, būtų galima sukurti sparčiai ir tiksliai veikiantį kalbos sintezatorių, galintį atkurti platų garsų diapazoną. „Artimiausiuose planuose esame numatę sintezatorių, kuris gali atkurti tiek balses, tiek priebalses, ir tuo pačiu kuris būtų paprastas naudoti“, sako F.Guentheris. – „Mes taip pat tobuliname techninę dalį ir siekiame gerokai padidinti elektrodais aprėpiamą neuronų skaičių, o tai turėtų stipriai padidinti sistemos veikimo efektyvumą“.

Apskritai vertinant, šis darbas žymį svarbų pasiekimą kuriant neuroninius protezus. Sukurtas aparatas nereikalauja sudėtingos išorinės įrangos, išskyrus bevielį imtuvą ir nešiojamą kompiuterį. Ankstesnės smegenų ir mašinos sąsajos, skirtos komunikacijai, yra labai lėtos ir sugeba atkurti vos vieną žodį per minutę. Naujoji sistema turi potencialią galimybę užtikrinti realaus laiko pokalbį ir gali iki minimumo sumažinti stiprų paralyžių patyrusių žmonių socialinę izoliaciją.



Kalbai sintezuoti skirtos smegenų ir mašinos sąsajos schema. Insulto sukeltas pažeidimas (raudonas kryželis) sutrikdo kalbos funkciją, tačiau motorinis kalbos planavimo centras smegenų žievėje išlieka sveikas. Elektrodais surinkti kalbiniai signalai sustiprinami ir per skalpą siunčiami bevieliu būdu, radijo bangomis.


Šiame straipsnyje: smegenysmintys

NAUJAUSI KOMENTARAI

  • Skelbimai
  • Pranešk
    naujieną
  • Portalo
    svečias
  • Klausk
    specialisto
  • Diskusijos
  • Orai
  • TV
    programa
  • Pažintys
  • Žaidimai
  • Horoskopai
  • Naujienlaiskis
  • RSS
  • Facebook
  • Twitter

Galerijos

  • Iš kur atsiranda vorų ir gyvačių baimė?
    Iš kur atsiranda vorų ir gyvačių baimė?

    Vorų ir gyvačių paniškai bijo tikrai ne visi, tačiau tikrai galima sakyti, kad dideliam vorui perropojus ekraną dabar išsigąstų daugelis skaitytojų. Tačiau kodėl taip yra? Kaip išsiaiškinti, ar žmonių vorų ir gyvačių ...

  • Ką NASA darytų galimos apokalipsės atveju?
    Ką NASA darytų galimos apokalipsės atveju?

    JAV Nacionalinės aeronautikos ir kosmoso administracijos (NASA) darbas yra tirti kosmosą ir apie atradimus pranešti visuomenei – net jeigu tas atradimas įspėtų apie artėjančią pasaulio pabaigą. Taip LRT.lt sako NASA „Jet propulsion ...

  • Šiuolaikinis mokslininkas: griūvantys stereotipai ir galia nulemti ateitį
    Šiuolaikinis mokslininkas: griūvantys stereotipai ir galia nulemti ateitį

    Mokslininko portretas dažnai suvokiamas stereotipiškai – tarp knygų ar mėgintuvėlių laboratorijoje užsidaręs fanatikas ir ribotą socialinį gyvenimą gyvenantis intravertas. Pasak Lietuvos mokslo ir verslo atstovų, toks įsivaizdavimas ja...

  • Lietuviai norėtų skaityti daugiau elektroninių knygų, bet jų neranda
    Lietuviai norėtų skaityti daugiau elektroninių knygų, bet jų neranda

    Elektroninių skaityklių privalumus žino visi, tačiau ištikimais jų vartotojais tapę žmonės sutaria: knygų lietuvių kalba pasirinkimas skaitymo mylėtojams – labai mažas. Daug skaitanti Rima Aukštuolytė sako taip pripratusi prie ...

  • „Apple“ kuria pigesnę „iPhone X“ versiją
    „Apple“ kuria pigesnę „iPhone X“ versiją

    Jungtinių Valstijų technologijų milžinė "Apple" kuria pigesnę jubiliejinio išmaniojo telefono "iPhone X" versiją, teigia Japonijos technologijų tinklaraštis "Macotakara". ...

  • Programuotojai – pradinių klasių moksleiviai?
    Programuotojai – pradinių klasių moksleiviai?

    Gyvename technologijų amžiuje. Auga karta, kuri greitai perpranta skaitmeninių įrenginių programas, o valdyti jas išmoksta lengvai ir intuityviai. Ar negalėtume įgimtą vaikų smalsumą nukreipti ne vartojimo, o kūrybos kryptimi? Ar negalėtų j...

  • TKS įgula baigė kibernetinio manipuliatoriaus remonto darbus
    TKS įgula baigė kibernetinio manipuliatoriaus remonto darbus

    Du JAV astronautai penktadienį baigė itin svarbius Tarptautinės kosminės stoties (TKS) kibernetinio manipuliatoriaus remonto darbus, likus mažai laiko iki planuojamo naujos krovininės kapsulės atvykimo lapkričio pradžioje, pranešė NASA. ...

  • Panika: bevielis ryšys tapo nesaugus?
    Panika: bevielis ryšys tapo nesaugus?

    WPA2 protokolas buvo laikomas saugiu beveik 13 metų. Bent jau iki šio savaitgalio, kai šiame protokole buvo atrastos kelios saugumo spragos, dėl kurių programišiai gali stebėti visą informacijos srautą tarp WiFi maršrutizatori...

    1
  • Įspėja: informacija socialiniuose tinkluose gali pakenkti karjerai
    Įspėja: informacija socialiniuose tinkluose gali pakenkti karjerai

    Į pozicijas, kurioms nereikalinga specifinė darbinė patirtis, dažnai aplikuoja šimtai pirmo darbo ieškančių studentų. Visų jų gyvenimo aprašymai atrodo gana panašiai: aktyvi veikla studentų organizacijose, darbas kavinėje...

  • Dirbtinis intelektas: ateityje – milijonai bedarbių ir kastų sistema?
    Dirbtinis intelektas: ateityje – milijonai bedarbių ir kastų sistema?

    „Trumpuoju laikotarpiu visos inovacijos žudo darbo rinką – nauja inovacija reiškia skausmą, chaosą, Laukinių Vakarų etapą“, – konferencijoje „Next Economy“ teigė verslininkas Ilja Laursas. Dirbtinis intelektas...

    4
Daugiau straipsnių