O echipă de cercetători de la Columbia University a dezvoltat o interfață creier-computer care converteşte semnalele electrochimice generate de neuronii din creierul uman într-o pronunţie inteligibilă, ușor de recunoscut.

Prin monitorizarea activității cerebrale noua interfață creier-computer poate recunoaşte, cu o fidelitate fără precedent, cuvintele pe care o persoană le aude.

Reuşita cercetătorilor a fost anunţată în revista Scientific Reports şi ea ar putea sta la baza dezvoltării unor noi modalităţi prin care computerele vor comunica, în mod direct, cu creierul uman și vor ajuta persoanele care nu pot vorbi.

Interfață creier-computerO nouă interfaţă creier-computer ar putea ajuta persoanele cu o capacitate limitată de vorbire sau care nu pot vorbi. Credit: Kai Kalhh.

„Vocile ne ajută să comunicăm cu prietenii, familia și ceilalţi oameni din jurul nostru, motiv pentru care pierderea capacităţii de vorbire din cauza unui accident sau a unei boli afectează grav comunicarea.

Studiul de faţă furnizează o modalitate de restabilire a capacităţii de vorbire.

Am demonstrat că utilizând tehnologia potrivită, gândurile persoanelor cu dificultăţi de vorbire pot fi decodificate și înțelese de orice ascultător”, a declarat Dr. Nima Mesgarani, autorul principal al studiului şi cercetător principal în cadrul Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute al Columbia University.

Primele încercări de decodare a semnalelor cerebrale de către Dr. Mesgarani și colegii săi s-au axat pe modele computerizate simple care au analizat spectrogramele, reprezentări vizuale ale frecvențelor sonore.

Deoarece prin această tehnică nu s-a obţinut o pronunţie inteligibilă, cercetătorii au utilizat un vocoder, un algoritm de calculator care poate analiza şi sintetiza vorbirea.

„Este aceeași tehnologie utilizată de asistenţii vocali Echo de la Amazon și Siri de la Apple pentru a răspunde verbal la întrebările noastre.

Le-am cerut unor pacienți suferind de epilepsie, care erau supuși unei intervenții chirurgicale cerebrale, să asculte anumite propoziții rostite de diferiți oameni şi le-am măsurat modelele activității neuronale. Acestea au fost utilizate pentru a calibra vocoderul”, a declarat Dr. Mesgarani.

Ulterior cercetătorii le-au cerut acelorași pacienți să asculte la difuzoare pronunţia unor cifre între 0 și 9, semnalele neuronale obţinute în acest mod fiind apoi utilizate de vocoder pentru a sintetiza vorbirea.

Sunetul produs de vocoder, ca răspuns la aceste semnale, a fost analizat și filtrat de rețele neuronale artificiale, un tip special de inteligență artificială care imită funcţionarea neuronilor din creierul biologic.

Rezultatul final a fost o voce robotizată care recită o serie de numere.

„Îmbunătățirea inteligibilității sunetelor generate a fost evidentă în comparaţie cu încercările anterioare bazate pe spectrograme. Vocoderul sensibil și inteligenţa artificială au reprodus sunetele pe care pacienţii le-au ascultat inițial cu o precizie surprinzătoare”, a declarat Dr. Mesgarani.

Autorii studiului îşi propun în continuare să testeze mai multe cuvinte, propoziții mai complicate și să efectueze aceleași teste, bazate pe interpretarea activităţii cerebrale, atunci când o persoană vorbește sau își imaginează că vorbeşte.

În cele din urmă, cercetătorii speră că noua interfaţă creier-computer ar putea face parte dintr-un implant, similar cu cel purtat de unii pacienți care suferă de epilepsie, care să transforme gândurile persoanei care-l foloseşte în cuvinte.

Sursă: Sci-News