Прорыв в области интерфейсов «мозг-компьютер»: имплантируемые электроды соединяются с компьютерами, позволяя ИИ помогать пациентам «говорить»!

Недавнее исследование показывает значительные достижения в технологии интерфейса мозг-компьютер (BCI), которые стали возможны благодаря применению искусственного интеллекта. Врачи из Университета Калифорнии в Дэвисе внедрили электроды в наружный слой мозга пациента с боковым амиотрофическим склерозом (ALS) Кейси Харрелла и успешно расшифровали его попытки вербального общения. Эти результаты превзошли ожидания, установив новый стандарт для встроенных языковых декодеров и продемонстрировав их огромный потенциал для пациентов с нарушениями речи.

Боковой амиотрофический склероз (ALS) — это прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, которое затрагивает нервные клетки, контролирующие произвольное движение мышц, что приводит к постепенному атрофированию мышц и, в конечном итоге, затруднению ходьбы, речи и глотания пациента. По мере прогрессирования болезни пациенты обычно испытывают снижение речевых возможностей.

В лечении Харрелла медицинская команда внедрила четыре электрода—вдвое больше, чем в предыдущих исследованиях. Каждый массив содержал 64 зонда, способных захватывать нейронные сигналы, возникающие, когда Харрелл пытался говорить. Всего через три недели после операции исследовательская группа успешно подключила устройство к компьютеру. После короткого обучающего этапа устройство зафиксировало его предполагаемую речь с впечатляющей точностью 99,6%.

Исследователи отметили, что устройство обошло проблему Харрелла, сосредоточившись на моторной коре мозга, ответственной за генерацию речевых команд. Нейробиолог Сергей Ставийский отметил: «Ключевым моментом является точное расположение большего количества электродов, нацеленных на области мозга, наиболее связанные с выражением языка».

На второй день испытаний устройство достигло 90% точности при обработке словаря из 125,000 слов, что позволило генерировать предложения написанные Харреллом своим голосом впервые. Исследователи использовали записи и интервью из подкастов до его болезни, чтобы создать симуляцию его обычного голоса с помощью ИИ. При продолжении тренировок производительность устройства улучшалась, что позволило Харреллу произнести почти 6,000 различных слов за восемь месяцев с сохранением точности 97,5%.

Эта победа представляет собой значительное улучшение по сравнению с многими мобильными приложениями для транскрибирования речи, которые обычно работают с точностью около 75%. В отличие от устройства Neuralink Илона Маска, этот имплант позволяет пациентам исследовать более сложные лингвистические сферы и вести повседневные беседы с близкими и друзьями.

Успех этих исследований во многом обусловлен языковыми ИИ-инструментами, такими как ChatGPT. В любое время имплант собирает сигналы от нейронной активности, преобразуя их в речевые единицы, которые затем собираются в слова и предложения, эффективно артикулируя то, что Харрелл хотел выразить.

Тем не менее, остается неясным, будет ли эта технология столь же эффективна для пациентов с более тяжёлым параличом. Хотя Харрелл испытал значительное снижение речевых способностей, он не потерял их полностью. К тому же высокие затраты на эту технологию могут стать барьером для большинства пациентов.