Vor reuși oamenii de știință să citească mintea umană în viitor?

„O altă cărămidă în zid, partea 1” a lui Pink Floyd; În timp ce acordurile cântecului umpleau sala de operație, oamenii de știință de la Centrul Medical Albany au înregistrat cu atenție activitatea electrozilor implantați în creierul pacienților supuși unei intervenții chirurgicale pentru epilepsie.

Scop? Pentru a surprinde activitatea electrică a regiunilor creierului acordate la caracteristicile muzicii, cum ar fi tonul, ritmul, armonia și cuvintele, și pentru a vedea dacă acestea pot recrea ceea ce aude pacientul.< /p>

Mai mult de un deceniu mai târziu, după ce neurologii de la Universitatea din California din Berkeley au analizat datele de la 29 de astfel de pacienți, răspunsul este clar da.

"La urma urmei, era doar o cărămidă în perete" Expresia apare vizibil în cântecul reconstruit, ritmurile sale intacte și cuvintele noroioase, dar descifrabile. Pentru prima dată, cercetătorii au reconstruit un cântec recunoscut din înregistrările creierului.

Reconstituirea demonstrează fezabilitatea înregistrării și traducerii undelor cerebrale pentru a capta elemente muzicale ale vorbirii, precum și silabe. La oameni, aceste elemente muzicale (ritm, stres, stres), stres și intonare prozodie, Are semnificații pe care cuvintele singure nu le pot transmite.

Deoarece aceste înregistrări electroencefalografice intracraniene (iEEG) pot fi făcute doar de la suprafața creierului (cât mai aproape de centrii auditivi), nimeni nu va putea asculta melodiile din capul tău în viitorul apropiat.

Dar pentru persoanele care au probleme de comunicare din cauza paraliziei sau paraliziei, astfel de înregistrări de la electrozii de pe suprafața creierului ar putea ajuta la reproducerea muzicalității vorbirii care lipsește în reconstrucțiile robotizate de astăzi.

„Acesta este un rezultat grozav”, a spus Robert Knight, neurolog la Institutul de Neuroscience Helen Wills și profesor de psihologie UC Berkeley, care a condus cercetarea împreună cu cercetătorul postdoctoral Ludovic Bellier. a spus el. "Unul dintre lucrurile pe care le cred despre muzică este că are prozodie și conținut emoțional. Pe măsură ce tot acest domeniu al interfețelor creier-mașină avansează, acest lucru vă oferă o modalitate de a adăuga muzicalitate la viitoarele implanturi cerebrale pentru persoanele care au nevoie de el, indiferent dacă sunt cu SLA sau cineva. O altă tulburare neurologică sau de dezvoltare care afectează negativ randamentul vorbirii. Acest lucru vă oferă capacitatea de a decoda nu doar conținutul lingvistic, ci și o parte din conținutul prozodic al discursului, o parte din afect. Cred că de aici începem să rezolvăm această problemă. codul este clar."

Pe măsură ce tehnicile de înregistrare a creierului se îmbunătățesc, ar putea într-o zi să fie posibil să se facă astfel de înregistrări fără a deschide creierul folosind electrozi sensibili atașați la scalp. El a spus că ar putea măsura activitatea creierului pentru a o detecta, dar că abordarea a luat cel puțin 20 de secunde pentru a identifica o singură literă, făcând comunicarea laborioasă și dificilă.

"Tehnicile neinvazive nu sunt suficient de precise astăzi. Să sperăm că în viitor vom putea citi activitatea în părțile profunde ale creierului cu o calitate bună a semnalului pentru pacienți, doar prin intermediul electrozilor plasați în afara craniului. Dar suntem departe de asta." de acolo" spuse Bellier.

Bellier, Knight și colegii săi au raportat rezultatele astăzi în revista PLOS Biology și „o altă cărămidă în peretele înțelegerii noastre despre procesarea muzicii în creierul uman ." Ei au declarat că au adăugat

Ii citești gândurile? Nu încă.

Interfețele mașinii creierului folosite astăzi pentru a ajuta oamenii să comunice atunci când nu pot vorbi pot decoda cuvintele, dar propozițiile produse au o calitate robotică care seamănă cu sunetul pe care îl făcea regretatul Stephen Hawking când folosea un dispozitiv de generare a vorbirii.

Bellier a spus: „În acest moment, tehnologia seamănă mai mult cu o tastatură pentru minte”. spuse el. "Nu îți poți citi gândurile de la tastatură. Trebuie să apăsați butoanele. Și sună oarecum robotic; Desigur, există mai puțin ceea ce eu numesc libertatea de exprimare."

Bellier trebuie să știe.  Cântă muzică încă din copilărie; tobe, chitară clasică, pian și bas, cântând la un moment dat într-o trupă de heavy metal. foarte încântat când am primit oferta.

În 2012, Knight, cercetătorul postdoctoral Brian Pasley și colegii săi au fost primii care au reconstruit cuvintele pe care le aude o persoană numai din înregistrările activității creierului.

Alți cercetători au dus recent munca lui Knight mult mai departe. Eddie Chang, neurochirurgul de la UC San Francisco și coautor principal al lucrării din 2012, a folosit cuvinte afișate pentru a reconstrui înregistrările intenționate ale unui pacient paralizat. semnale din zona motorie a creierului asociate cu mișcările maxilarului, buzelor și limbii. pe ecranul unui computer.

Acest studiu, raportat în 2021, a folosit inteligența artificială pentru a interpreta înregistrările cerebrale ale unui pacient care încearcă să vocalizeze o propoziție pe baza unei secvențe de 50 de cuvinte.

Deși tehnica lui Chang a avut succes, noul studiu sugerează că înregistrările din regiunile auditive ale creierului, unde sunt procesate toate aspectele sunetului, ar putea surprinde și alte aspecte ale vorbirii care sunt importante în comunicarea umană.

Bellier a spus: „Decodificarea din cortexele auditive, care sunt mai apropiate de acustica sunetelor, spre deosebire de cortexul motor, care este mai aproape de mișcările făcute pentru a crea acustica vorbirii, este extrem de promițătoare”. a adăugat el. "Va adăuga ceva culoare la ceea ce este decodat."

Pentru noul studiu, Bellier a reanalizat înregistrările creierului obținute în timp ce pacienților li s-a redat un segment de aproximativ 3 minute dintr-un cântec al lui Pink Floyd de pe albumul din 1979 The Wall_11100000-0000-0000-0000-00000000010101001 - 0000-0000-0000-000000000111_. Spera să reconstruiască efectiv fraze muzicale prin modele de decodare bazate pe regresie, mergând dincolo de diferitele studii muzicale și modele de decodare care testau genuri diferite. p>

Bellier a subliniat că studiul, care a folosit inteligența artificială pentru a decoda activitatea creierului și apoi a codifica o reproducere, nu a creat doar o cutie neagră pentru sintetizarea vorbirii. a creierului implicat în detectarea ritmului (cum ar fi sunetul unei chitare) și a descoperit că au fost detectate părți ale cortexului auditiv – girusul temporal superior, situat chiar în spatele și deasupra urechii. - răspunde la apariția unei voci sau a unui sintetizator, în timp ce alte zone răspund la o voce susținută.

Cercetătorii au confirmat, de asemenea, că partea dreaptă a creierului este mai adaptată la muzică decât partea stângă.

Knight a spus: „Limbajul se află în principal în creierul stâng. Muzica, pe de altă parte, este distribuită mai mult cu o tendință spre dreapta.” a spus el.

Bellier a spus: „Nu era clar că același lucru se va întâmpla cu stimulii muzicali”. a spus. "Deci aici confirmăm că acesta nu este doar ceva specific vorbirii, ci este mai fundamental pentru sistemul auditiv și pentru modul în care procesează atât vorbirea, cât și muzica."

Knight începe noi cercetări pentru a înțelege circuitele creierului care permit unor persoane cu afazie din cauza accidentului vascular cerebral sau a leziunilor cerebrale să comunice cântând atunci când nu găsesc cuvintele pentru a se exprima.