Loading

Учёные смогут распознавать воображаемый голос людей с нарушениями функций речи

Создано 09.02.2012 10:36
Автор: Ирина Ковалёва

Электроды на поверхности коры головного мозгаПо результатам исследования учёных из Университета Калифорнии в Беркли, неврологи в один прекрасный день смогут услышать воображаемую речь больных, которые не в состоянии говорить из-за инсульта или паралича. Как известно, нервная система, являясь чем-то вроде того, что в строительстве называют сетка кладочная, работает за счёт электрических сигналов, которые передаются по прутьям этой «сетки».  В текущем исследовании учёные добились значительного успеха в расшифровке электрической активности височной доли головного мозга, которая отвечает за слух,  так, как будто бы мы слушали обычный разговор. Основываясь на данной корреляции , учёные смогли предсказать то, что услышал человек, опираясь исключительно на информацию об активности мозга.

«Это исследование основывается на том, что человек слышит на самом деле, но его можно использовать для воссоздания воображаемой беседы, потому как принципы расшифровки мозговой активности могут быть применены и для вербализации внутренней речи» - говорит ведущий автор исследования, Брайан Н. Пэсли – «Существует ряд доказательств того, что реально услышанный звук и воображаемый звук активируют аналогичные участки мозга. Если мы сможем в достаточной мере понять взаимосвязь между мозговой активностью и звуком, мы сможем либо синтезировать звуки, которые человек воображает, либо же написать услышанное при помощи специального устройства»

«Это действительно большой шаг для пациентов, которые имеют повреждения речи из-за инсульта либо болезни Лу Герига» - говорит профессор психологии и неврологии Калифорнийского Университета в Беркли, Роберт Найт – Если нам в конечном счете удастся воссоздать воображаемую речь, то тысячи людей смогли бы воспользоваться таким инструментом»

Исследование проводилось с участием людей, больных эпилепсией. Многие люди, страдающие этим заболеванием, подвергаются операции, которая должна определить местонахождение области мозга, провоцирующей припадки. После того, как эта область обнаружена, она может быть обезврежена  хирургически. Обычно нейрохирурги в таких операциях делают отверстие в черепе и безопасно размещают  электроды на поверхности коры головного мозга – в данном случае это было 256 электродов на поверхности височной доли. Таким образом, проводится мониторинг активности головного мозга (обычно это занимает около недели), чтобы выяснить область, провоцирующую припадки. В данном исследовании принимали участие 15 пациентов.

Пэсли проводил записи активности головного мозга каждого пациента во время того, как они слышали 5-10 минут разговора. Затем эта информация была использована для воссоздания того, что услышали больные.  Это стало возможным благодаря тому, что наш мозг разделяет звук на отдельные частоты, например от низких в 1 герц до самых высоких в 8 тысяч герц. Таким образом, Пэсли смог использовать две вычислительные модели для того, чтобы наладить соответствие между услышанным звуком и информацией об активности мозга, полученной от электродов. При проведении экспериментов, больные слышали слова, а вычислительные модели прогнозировали их, основываясь на электрической активности мозга.

Схема распознания услышанных звуков при помощи вычислительных моделей Пэсли

Пэсли сравнил свою технику воссоздания звуков с пианистом, который настолько хорошо знает звуки клавиш, что может услышать музыку, просто глядя на то, как играет кто-то другой, но не слыша звук напрямую. Также можно провести аналогию с Бетховеном, который «услышал» свою Лунную сонату уже будучи глухим.

«Данное исследование проливает свет на многие загадки в области функций речи головного мозга» - сказал Найт – «Анализ Брайана может помочь в действительности распознать слово, услышанное человеком, хоть, конечно же, и не на самом высоком уровне»

Найт прогнозирует, что этот успех может развиться до вербализации воображаемой речи, потому как многие научные исследования показали, что воображаемая и реальная речь активируют одни и те же участки мозга. Данный эксперимент может открыть большие горизонты как в области неврологии, так и в области медицины, потому как подобный инструмент в состоянии помочь многим людям вновь обрести способность говорить.

Источник: sciencedaily

Комментарии: