«Чарли-альфа-танго»: нейроинтерфейс позволяет парализованному пациенту «произносить» по буквам более тысячи слов
Американские исследователи помогли парализованному мужчине произнести более 1150 слов — с помощью фонетического алфавита и нейропротеза, который переводит активность мозга в предложения английского языка. «„Возможно всё“ — одна из любимых фраз этого человека», — говорит о своём пациенте автор разработки Шон Мецгер (Sean Metzger) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF).
В 20 лет участник эксперимента (в публикации его условно называют BRAVO1) перенёс инсульт, в результате которого потерял подвижность конечностей и лишился возможности говорить. До недавнего времени BRAVO1 общался с помощью прикреплённой к бейсболке указки — показывая на буквы на экране. В 2019 году исследователи имплантировали ему в мозг электрод высокой плотности, расположив его над речемоторной корой. В прошлом году им удалось, используя модель искусственного интеллекта, перевести сигналы мозга пациента в слова, когда он уверенно мысленно полностью произносил их. Однако слов этих получилось не слишком много — чуть более пятидесяти. Для минимальной бытовой коммуникации, может быть, этого и достаточно, но для сколько-нибудь содержательного общения всё же маловато.
В новом исследовании, результаты которого опубликованы Nature Communications, та же команда пошла довольно изящным путём: они обучили обслуживающий нейроинтерфейс софт распознавать, как пациент BRAVO1 мысленно произносит двадцать шесть слов, обозначающих буквы международного радиотелефонного фонетического алфавита, также известного как фонетический алфавит ИКАО, «альфа-браво-чарли» или «альфа-танго-браво». Суть этой системы проста: когда вы в условиях плохой слышимости произносите слово, оно может быть неправильно воспринято собеседником, особенно если звучит похоже на другое слово; произносить в таких условиях слово по буквам — ещё хуже, так как отдельные звуки вне морфологического контекста разобрать на слух бывает ещё сложнее; поэтому вместо каждой буквы произносится слово, которое с этой буквы начинается, список этих слов определён и общепринят, в нём отсутствуют слова, звучащие похоже друг на друга. То есть если вам надо, чтобы собеседник понял, что вы имеете в виду слово «food» (еда) — вы говорите: «Foxtrot-oscar-oscar-delta». А если «good» (хорошо) — «Golf-oscar-oscar-delta».
Это весьма неплохое решение для работы с парализованным пациентом через нейроинтерфейс: обучить программное обеспечение распознавать всего 26 слов — относительно несложно, а из них уже можно складывать, практически, сколько угодно слов. Понятно, что это в некотором роде «костыль», ещё одна ступень, опосредующая общение, но людям с ограниченными возможностями костыли, к сожалению, необходимы. И конкретно этот на сегодняшний день позволяет пациенту BRAVO1 уверенно оперировать более чем 1150 словами, которые, по словам исследователей, составляют «более 85% содержания естественных английских предложений». При мысленном использовании пациентом фонетического алфавита, разработанное исследователями устройство декодирует около семи слов в минуту. Здоровым людям это может показаться невыносимо медленным темпом речи, но BRAVO1 рад: теперь он может относительно легко общаться с окружающими. Например, ему наконец удалось объяснить им, что ему не нравится еда, которую ему дают.
Шон Мецгер и коллеги считают, что словарный запас BRAVO1 для взаимодействия с окружением через нейроинтерфейс легко может быть расширен до 9000 лексических единиц, что, по их словам, «в основном соответствует количеству слов, которые большинство людей используют за год».