Учёные научились слышать «внутренний голос»

Это исследование расширяет знания, необходимые для создания «мыслящих» нейроинтерфейсов, способных распознавать мысли и намерения пользователя, не зная заранее, что он хочет сделать — пошевелить протезом, набрать текст или выполнить другую задачу.

Возможно ли устройству, считывающему электрическую активность мозга, уловить сигналы цифр и определить, что человек с ними делает — пишет, произносит вслух или просто думает?

Исследование опубликовано в библиотеке препринтов medRxiv. Учёные постепенно переходят от концепции, согласно которой за определённую функцию отвечает отдельная область мозга, к идее о том, что функция выполняется сетью динамически взаимодействующих областей. Например, в решении моторных задач участвуют разные области мозга, что подтверждается результатами исследования.

Возникает вопрос: если функции не сосредоточены в одном месте, а распределены по коре, можем ли мы регистрировать электрическую активность мозга и понимать, что человек пытается сделать, не зная заранее, какое намерение мы ищем?

Этот вопрос лежит в основе концепции мультимодальных нейроинтерфейсов — мозговых чипов, которые, в отличие от существующих решений, не ориентированы на одну конкретную функцию. Мультимодальный интерфейс будет самостоятельно определять категорию активности по электрической активности.

Учёные из Сколтеха считают, что этот подход станет будущим интерфейсов «мозг — компьютер», но для его реализации потребуется провести ещё много подобных исследований, которые помогут понять тонкости распределения функций по областям мозга.

В исследовании участвовали два пациента с эпилепсией, которым по медицинским показаниям имплантировали электроды в мозг в Федеральном центре нейрохирургии Минздрава РФ в Тюмени. Таким образом, врачи искали очаг эпилептической активности. Расположение электродов не было обусловлено ожиданиями учёных относительно возможной локализации активности, связанной с письмом и речью.

В первом задании пациенты писали цифры на планшете. Во втором они сначала произносили слова вслух, затем беззвучно артикулировали их (шевелили губами и т. д.) и, наконец, представляли произнесение слов без движения языка, губ и т. д. Всё это время с электродов непрерывно записывалась мозговая активность.

Учёные обнаружили, что задача письма, которая по сути является двигательной, вызывает не локализованную активность: сигнал принимают все электроды, независимо от их положения. Это соответствует ожиданиям учёных о том, что координированное движение связано с распределённой по коре головного мозга активностью.

В некоторых участках мозга активность наблюдалась при выполнении обеих функций — говорения и письма. С точки зрения перспективы реализации мультимодальных интерфейсов это хороший знак.

Что касается речевой задачи, электрическая активность при полноценном говорении и немой артикуляции хорошо соответствовала друг другу. Сигнал «внутреннего голоса», хотя и был значительно слабее, также вписывался в общую картину. Это логично, поскольку эту едва заметную активность можно рассматривать как сигнал речи без учёта движения органов артикуляции и слуха. Такой «остаточный» сигнал может помочь устройствам, считывающим электрическую активность мозга, понять, что человек делает с цифрами — пишет, произносит вслух или просто думает о них.

Источник: https://naked-science.ru/article/column/elektrody-v-mozge-pojmali