Чтение мыслей - не за горами

Бесценные звуки

О том, как человек разговаривает, что происходит в его мозгу в момент произнесения слов, как именно электрическая активность мозга преобразуется в звуки, испускаемые речевым аппаратом – вся эта сложнейшая нейрофизиология речи известна очень слабо.
 
Тем удивительнее представляется работа, вот уже более 5 лет проделываемая международной группой исследователей во главе с Фрэнком Гентером, поставившая перед собой цель научиться читать человеческие мысли прямо из мозга в форме слов, озвучиваемых внешним по отношению к человеку устройством – компьютерным синтезатором речи.

“Подумаешь, проблема!” – Воскликнет тот, кто знаком с компьютерными программами, умеющими читать вслух набранные на компьютере (электронные) тексты. Да, такие программы существуют, их можно поставить на свой компьютер, и они будут более-менее правильно читать вам стандартным, лишенным выразительности интонаций, бубнящим голосом заданный им текст. Ключевое слово предыдущей фразы – “заданный”. То есть, эти программы решают задачу перевода заранее известной информации из одной формы в другую. Но группа Гентера решает совсем другую задачу.

Представьте себе физиологически уединенный, т.е. лишенный нормальных физиологических связей с окружающим миром (в том числе и с собственным телом!) мозг. Он не может послать в этот мир сигналов, которые могли бы быть поняты миром. Он думает, у него есть мысли, он их формулирует словами родного языка, но у него нет средств сообщить их вам. Чтобы общаться с ним, надо сначала научиться распознавать его мысли. В любой их форме. Распознавание мыслей посредством перевода их в речевую форму – вот задача, которую решает группа Гентера. Почему именно так, а не как-то иначе? Вспомните, как определяет слово “предложение” учебник грамматики: “предложение – это мысль, выраженная словами”. Слова – это самый для нас простой и понятный способ выражения мыслей.

Ввиду слабой готовности к теоретическому исследованию, а тем более к моделированию, всех этих процессов, в этой области серьезные исследования могут быть только экспериментальными. Однако эксперименты над живым мозгом – это… сами понимаете, что. В то же время существуют редкие патологии, при которых одна только надежда хотя бы лишь на частичное избавление от страданий снимает этот этический запрет.

Одна из таких патологий по-русски называется “синдром окружения”, хотя дословный перевод ее английского названия – синдром запертого – точнее передает суть. Человек при этом находится в коматозном состоянии с нулевой двигательной активностью, в то же время сохраняя совершенно отчетливое и ясное сознание. Бодрствующая, так сказать, кома. Такой человек – 26-летний Эрик Рэмси – и является вот уже 10 лет пациентом профессора Бостонского университета доктора Гентера. Столь тяжелым инвалидом он стал в результате травмы основания мозга. Единственное доступное ему движение – медленное движение зрачков вверх-вниз. При полном сознании.

Наиболее доступная для наблюдения часть мозговой активности – электрическая ее часть, сравнительно легко регистрируемая неразрушающими методами. По существующим представлениям, звуки, прежде чем быть произнесенными, формируются в виде электрической активности в левой передней части премоторной коры. Затем она передается в моторную кору, непосредственно управляющую речевым аппаратом. Сюда 5 лет тому назад и был вживлен электрод, с которого снимается сигнал электрической активности. Одна сложность состоит в том, что с одного электрода невозможно налюдать всю активность – лишь ее часть. Это как если бы надо было опознавать большую картину по ее малому фрагменту – кусочку холста. И даже еще сложнее, потому что на самом деле и этого “кусочка холста” у исследователей нет! Они ведь не знают, что в хаосе электрических колебаний, поступающих с электрода, соответствует, скажем, звуку “а”, а что – звуку “и”. Они знают только, что в нем есть что-то, общее для звука “а”, и что-то общее для звука “и”, и т.д. – их электрические шаблоны, или, как правильнее говорят, – паттерны, – которые еще надо выделить в процессе взаимного обучения, идущего между компьютером и пациентом, используя для общения единственное незначительное движение, доступное больному. Человек хочет произнести звук, он его мысленно произносит, а компьютер старается определить, что это за звук, предъявляя человеку образцы и получая подтверждения при совпадениях. Три года ушло на “отладку железа”, 5 месяцев понадобилось человеку и компьютеру, чтобы поднять вероятность узнавания одного-единственного звука с 45 до 89%. Сейчас компьютер распознает и воспроизводит 3 гласных звука, мысленно произносимых больным. На них уже можно построить содержательное обучение и простейшее общение. Большие трудности обнаружились с согласными, но их группа Гентера надеется преодолеть, увеличив число электродов, с которых снимается электрическая активность мозга – паттерны согласных оказались намного сложнее паттернов гласных. И уже не за горами тот день, когда компьютер научится из общего потока электрической активности мозга один за другим выделять паттерны звуков, опознавать их и произносить с помощью синтезатора. На опознавание и произнесение одного слова понадобится всего 50 мсек, т.е. примерно столько же, сколько требуется обычному здоровому человеку.

Валерий Тырнов