"Отпечатки" мыслей. Ученые нашли ключ к сигналам мозга

МОСКВА, 3 сен — РИА Новости.

Исследователи Южного федерального университета представили новую методику, позволяющую фиксировать так называемую «внутреннюю» речь человека и преобразовывать ее в понятные сигналы. Эта разработка может стать важным шагом для людей с тяжелыми нарушениями речи и двигательных функций, которым сложно или невозможно общаться привычным способом. По сути, речь идет о создании технологии, которая помогает передавать мысли во внешний мир без участия голоса или движений.

В ходе работы ученые обнаружили специфические наборы мозговых сигналов, связанные с определенными командами и словами: «вверх», «вниз», «влево», «вправо», «вперед» и «назад». При этом анализ проводился для русского и испанского языков, что показывает универсальность подхода и его потенциал для применения в разных языковых средах. Специалисты научились выделять эти паттерны из данных электроэнцефалографии (ЭЭГ), которая регистрирует электрическую активность мозга неинвазивным способом.

Авторы разработки отмечают, что создание такого набора устойчивых и распознаваемых мозговых сигналов открывает путь к более точным и доступным интерфейсам «мозг — компьютер». Подобные системы могут использоваться в реабилитации, вспомогательных средствах коммуникации и в будущем — в более сложных интеллектуальных устройствах, управляемых силой мысли. Это особенно важно для пациентов после тяжелых травм, инсультов и при нейродегенеративных заболеваниях, когда обычные способы общения ограничены или полностью недоступны.

Таким образом, универсальный и доступный «словарь» сигналов мозга способен стать основой для технологий, в которых искусственный интеллект будет распознавать намерения человека и передавать их в окружающую среду. Исследование опубликовано в журнале Scientific Data и может стать значимым вкладом в развитие нейроинтерфейсов нового поколения.

Переписанный текст:

Посредником в таком взаимодействии выступают данные, полученные с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), которые позволяют фиксировать активность мозга и использовать ее для управления внешними устройствами. Подобные решения открывают новые возможности для развития нейроинтерфейсов и существенно расширяют потенциал технологий, основанных на считывании мозговых сигналов.

Наша главная задача — разработать надежный и удобный инструмент для создания алгоритмов, способных распознавать так называемую «внутреннюю речь» — мысли, которые человек произносит про себя, не двигая губами и не издавая звуков. Это направление особенно важно, поскольку оно может стать настоящим прорывом для людей, утративших возможность говорить или двигаться из-за травм, заболеваний или других ограничений.

Такие технологии могут заметно повысить качество жизни и дать человеку больше самостоятельности. С их помощью можно будет не только управлять техникой и набирать текст силой мысли, но и взаимодействовать с цифровой средой, использовать голосовые помощники, а в перспективе — работать с системами виртуальной и дополненной реальности. По словам одного из авторов разработки, ведущего научного сотрудника Научно-исследовательского технологического Центра нейротехнологий ЮФУ Дмитрия Шапошникова, подобные решения крайне востребованы и способны стать важным шагом к созданию доступных и эффективных средств коммуникации для людей с ограниченными возможностями.

Современные исследования все чаще показывают, что работа мозга намного сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Даже когда человек не произносит слова вслух, а лишь мысленно проговаривает их, в мозге возникают отчетливые сигналы, которые можно измерить и проанализировать. Это открывает новые возможности для нейронауки, медицины и разработки технологий взаимодействия человека с устройствами.

Специалисты записали ЭЭГ у 22 добровольцев в те моменты, когда они вслух и про себя произносили слова, обозначающие направления: «вверх», «вниз», «влево», «вправо», «вперед» и «назад». В ходе эксперимента ученые установили, что даже при мысленном произнесении этих слов мозг формирует особые, неповторимые паттерны активности. Эти сигналы удалось зафиксировать и затем распознать, что подтверждает возможность различать внутреннюю речь по данным электроэнцефалографии.

Как отметил Шапошников, в исследовании участвовали 12 добровольцев, говорящих по-русски, и еще 10 носителей испанского языка. Такой состав группы позволил не только проверить работу метода на разных языковых группах, но и сделать вывод о том, что создаваемый словарь может быть полезен шире, чем только в клинической практике. По словам исследователя, подобные данные можно использовать для изучения различий в организации речевых функций мозга у представителей разных культур и языков.

Подобные результаты особенно важны для создания систем нейроинтерфейсов, которые в будущем смогут помогать людям с нарушениями речи или движения. Чем точнее ученые научатся распознавать внутреннюю речь, тем больше появится возможностей для восстановления общения у пациентов и для развития новых цифровых технологий, основанных на работе мозга.

Исследователи подчеркивают, что подобные разработки могут в перспективе значительно расширить возможности взаимодействия человека с интеллектуальными системами и упростить коммуникацию в тех случаях, когда обычная речь затруднена. В ближайшее время команда намерена существенно увеличить словарь распознаваемых слов — с шести до нескольких десятков, чтобы система могла работать более гибко и точнее понимать намерения пользователя. Кроме того, ученые планируют повысить качество анализа мозговых сигналов: если сейчас точность составляет 78 процентов, то в дальнейшем ее хотят довести до 90 процентов. Такой результат станет важным шагом к созданию более надежных и практичных нейротехнологических решений, применимых в медицине, реабилитации и интерфейсах «мозг — компьютер».

Работа была выполнена при поддержке Программы стратегического академического лидерства ЮФУ «Приоритет-2030» в рамках национального проекта «Молодежь и дети». Исследование стало частью стратегического технологического проекта ЮФУ «Технологии многофункциональной микроэлектроники и интеллектуальной сенсорики для биогибридных и киберфизических систем», ориентированного на развитие передовых решений в области сенсорики, микроэлектроники и человеко-машинного взаимодействия.

По мнению специалистов, дальнейшее совершенствование таких систем может открыть путь к созданию более точных и адаптивных нейроинтерфейсов, которые смогут использоваться в научных исследованиях и прикладных разработках. Увеличение словаря и рост точности распознавания позволят не только улучшить функциональность технологии, но и приблизить ее к реальному использованию в повседневной практике.

Источник и фото - ria.ru