• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.01.2022
ЮФУ
1 694

В ЮФУ доказали схожесть мысленной и реальной речи

4.8

На основе результатов исследования ученых Научно-исследовательского технологического центра нейротехнологий ЮФУ в перспективе можно разработать речевые «протезы» для восстановления коммуникации с инвалидами, которые смогут воспроизводить собственную мысленную речь через умную колонку.

В ЮФУ доказали схожесть мысленной и реальной речи / ©Getty images / Автор: Никита Тарасов

Повседневную жизнь сложно представить без речи, она – важнейшее средство социальной коммуникации. Однако, вследствие травмы головы, инсульта и других нейродегенеративных заболеваний человек может оказаться неспособен выразить себя вербально. Таким образом, находясь в сознании, зачастую, с сохранным интеллектом и имея внутреннюю (мысленную) речь, он оказываются в социальной изоляции.

Именно эта проблема пробудила интерес ученых ЮФУ к разработке немышечных каналов коммуникации, которые могут использоваться парализованными людьми. Над исследованием работали Валерий Кирой, Олег Бахтин, Елена Кривко, Дмитрий Лазуренко и Елена Асланян под руководством ведущего научного сотрудника Научно-исследовательского технологического Центра нейротехнологий ЮФУ Дмитрия Шапошникова. Проект поддержан Российским Научным Фондом (РНФ).

По словам ученых, распознавать речь по активности мозга достаточно трудно. Детально воссоздать речь возможно в том случае, если поместить электроды непосредственно в ткани головного мозга, что позволяет регистрировать активность отдельных нейронов. Тем не менее, метод электроэнцефалографии (ЭЭГ) позволяет исследовать некоторые особенности сигналов мозга в процессе ординарной (устной) и внутренней речи без хирургических вмешательств. Метод ЭЭГ достаточно дешевый, безопасный и не травматичный, чтобы широко применять его для восстановления утраченной функции коммуникации пациентов с внешним миром.

©Пресс-служба ЮФУ

Учитывая, что речь – это сложный когнитивный процесс, реализация которого требует скоординированной деятельности целого ряда структур коры больших полушарий, исследовались показатели когерентности ЭЭГ. Указанные показатели позволяли оценить степень взаимодействия различных областей мозга в условиях реального и мысленного проговаривания различных слов, обозначающих направления в пространстве, например, вверх, вниз, вправо, влево, вперед, назад.

На первом этапе в исследованиях, проводимых учеными ЮФУ, приняли участие студенты и магистранты университета. Все они не имели опыта участия в психофизиологических обследованиях, были правшами, без отклонений в состоянии здоровья. Эксперимент проводился в соответствии с рекомендациями комиссии по биоэтике Южного федерального университета, разработанной на основе Хельсинской декларации.

Результаты исследования показали, что в условиях реального проговаривания различных слов уровень синхронизации и взаимодействия различных структур мозга заметно повышался, причем наиболее существенно – на частотах гамма-2-ритма (55-70 Гц). Как известно, этим частотам ЭЭГ отводят ведущую роль в реализации когнитивных, то есть познавательных функциях головного мозга.

Дмитрий Шапошников —  Ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского технологического Центра нейротехнологий ЮФУ / ©Пресс-служба ЮФУ

Было показано, что и в условиях мысленного произношения тех же самых слов в левом речевом полушарии мозга также наблюдалось формирование особых пространственных паттернов когерентности, отражающих связь проекционных, речевых областей неокортекса, прежде всего, зон Брока и Вернике. Применение моделей машинного обучения и нейросетевой классификации продемонстрировало значительное сходство мозговых механизмов формирования ординарной (устной) и внутренней (скрытой) речи.

Это, в частности, указывает на высокую перспективность использования мысленной речи в рамках разработки устройств в технологии на основе интерфейсов мозг-компьютер (ИМК), обеспечивающих прямое сопряжение активности мозга человека с внешними устройствами, такими как моторизированные кресла, протезы конечностей, речевые коммуникаторы.

«Основная задача на данном этапе – увеличить количество распознаваемых слов, а также совершенствовать методы анализа мозговой активности, в том числе за счет применения алгоритмов искусственного интеллекта. Использование показателей когерентности и мысленного произнесения слов, полученных в рамках проведенного исследования, может помочь в разработке так называемых речевых «протезов» для парализованных лиц, мысленную речь которых в перспективе станет возможно воспроизвести, например, через «умную» колонку, подключённую к ИМК», – отметил Дмитрий Шапошников.

Разумеется, разработанные методы и подходы должны пройти дополнительное тестирование на конечных потребителях технологии ИМК, а именно, пациентах, утративших по какой-либо причине речь. Их участие предполагается на следующих этапах исследования. Первые результаты исследования опубликованы в журнале Biomedical Signal Processing and Control. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:24
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

9 часов назад
Полина Меньшова

Сидячий образ жизни часто называют «новым курением», поскольку отсутствие физической активности и работа в неудобных позах приводит к большому количеству проблем со здоровьем. В связи с этим появился тренд на столы для работы стоя. Исследователи из США изучили разные типы рабочих мест и оценили их эффективность — как для здоровья сотрудников, так и для производительности.

Вчера, 19:04
Александр Березин

По уточненным данным, для свода Международной космической станции с орбиты компания Илона Маска использует сильно измененный грузовой корабль, имеющий рекордно большое количество двигателей (больше, чем у любого другого корабля в истории). Однако это не будет Starship, хотя для него такая задача в теории была бы проще.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

16 июля
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно