Лучше чем у Хокинга: обезьяны напечатали «Гамлета» силой мысли

Исследовательская группа Stanford Bio-X создала алгоритм, позволяющий управлять курсором с помощью мозговых сигналов. Технология, опробованная на парализованных людях и здоровых приматах, позволяет печатать со скоростью, достаточной для поддержания разговора. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the IEEE.

«Теперь не нужно бесконечного количества обезьян, чтобы напечатать отрывок из Шекспира. Вместо этого понадобится лишь одна обезьяна с технологией распознавания мозговых сигналов и шпаргалка», — сообщает пресс-релиз Стэнфордского университета. Эти слова — отсылка к теореме о бесконечных обезьянах, которую креационисты часто неграмотно используют в полемике, иллюстрируя низкую вероятность эволюционного развития жизни на Земле. Несмотря на то, что эта теорема в оригинале не учитывает действия естественного отбора, а лишь показывает низкую вероятность сложной последовательности случайных событий, у ученых появился новый иронический контраргумент.

Впрочем, главный смысл работы, конечно, не в этом, а в изучении работы мозга и создании нейроинтерфейсов, которые помогли бы людям с ограниченными возможностями общаться со своими близкими, набирая текст на экране.

Хокинг, маршмэллоу и ледяная вода

Ранее некоторым лабораториям с помощью нейроинтерфейсов удавалось передать сигналы из мозга обезьян, чтобы силой мысли привести в движение робота или заставить курсор перемещаться по экрану. Так, ученые из университета Питтсбурга еще в 2008 году продемонстрировали, что обезьяны могут покормить себя маршмэллоу (популярное в США кондитерское изделие наподобие зефира) и кусочками фруктов с помощью точных и плавных движений руки робота, получающей сигналы из их мозга. Это может помочь создать специальные протезы людям с травмами спинного мозга или боковым амиотрофическим склерозом (БАС) — тем самым нейродегенеративным заболеванием, от которого страдает, например, знаменитый английский физик-теоретик Стивен Хокинг. Информированию о БАС летом 2014 года была посвящена акция Ice Bucket Challenge, благодаря которой удалось привлечь внимание общественности к проблеме и открыть ген, связанный с этим заболеванием.

В ходе эксперимента обезьянам заблокировали конечности, а в ту область двигательной коры головного мозга, которая управляет ими, ввели датчики толщиной с человеческий волос. Сигналы, поступающие с этих датчиков, интерпретировала компьютерная программа. Компьютерный алгоритм анализировал активность нейронов, и импульс, предназначенный для собственной конечности, заставлял руку робота двигаться как часть тела животного.

Другие существующие технологии, помогающие парализованным людям общаться с окружающими, используют движения глаз или какого-нибудь мускула на лице (в случае со Стивеном Хокингом это мимическая мышца щеки). Однако они доступны не каждому, ведь паралич порой затрагивает все мышцы, а глазодвигательные мускулы не всегда можно использовать для этой цели из-за опущения верхнего века. К тому же некоторые люди находят такой способ общения утомительным и тяжелым. Интерфейсы мозг-компьютер способны решить эту проблему.

Почему обезьяны обгоняют людей?

Технология, разработанная стэнфордскими учеными, тестировалась на приматах, обученных перепечатывать буквы, которые они видят на экране. Обезьянам имплантировали электроды в ту область мозга, которая отвечает за движение компьютерной мышкой. Животные перепечатывали отрывки из «Гамлета» и статьи из New York Times, управляя курсором с помощью одних мозговых импульсов со скоростью 12 слов в минуту, что в три раза быстрее, чем позволяли предыдущие алгоритмы.

Компоненты прототипа и ранее тестировались на обезьянах, но такое сочетание скорости набора и точности было продемонстрировано впервые.

Более ранний прототип технологии был успешно протестирован и на парализованных людях. Однако, как сообщает соавтор исследования Пол Нуюжукян, в 2017 году планирующий стать доцентом биоинженерии в Стэнфордском университете, люди, возможно, будут печатать немного медленнее и менее точно, поскольку они не видят текст на экране, а должны формулировать его и задумываться над орфографией. Но для тех, кто не может общаться с другими людьми посредством обычной человеческой речи, даже такая скорость станет настоящим прорывом, считают ученые.

Научное подразделение Stanford Bio-X не планирует останавливаться на достигнутом и будет работать над тем, чтобы повысить точность и скорость коммуникации с помощью своих нейроинтерфейсов. «Нужно понимать, что мы не используем систему автоподбора слов, как ваш смартфон», — уточняет Пол Нуюжукян. Среди идей по дальнейшему развитию технологии — сочетание ее с системой автоподбора, или Т9, которая сейчас помогает увеличить скорость печати на многих планшетах и смартфонах. Сейчас команда ученых запускает клинические испытания своей технологии совместно с профессором нейрохирургии Джейми Хендерсоном.