Premieră. Cercetătorii din domeniul neuroștiinței au „reprodus” un cântec prin semnale venite de la creier

Oamenii de știință au dezvoltat o metodă care permite utilizarea datelor din electroencefalografele intracraniene pentru reconstrucția și reproducerea melodiilor.

Neurofiziologii americani au dezvoltat o metodă care face posibilă utilizarea datelor din electroencefalografele intracraniene pentru a reconstrui și a reproduce cântece pe care purtătorul acestui dispozitiv de măsurare le-a ascultat recent. Descoperirea va accelera crearea de sisteme capabile să „citească” emoțiile și intonațiile vorbirii persoanelor cu dizabilități, a anunțat marți serviciul de presă al Universității Berkeley din California.

„Rezultatele uimitoare ale experimentelor noastre vor ajuta la realizarea noilor interfețe neuronale mai „muzicale” și mai naturale pentru suferinzii de scleroză laterală amiotrofică și pentru alte persoane care și-au pierdut capacitatea de a vorbi independent. Aceste dispozitive vor putea nu numai să citească conținutul lingvistic de gânduri, dar și de intonații și emoții”, a spus profesorul Universității Berkeley, Robert Knight, conform serviciului de presă al universității.

În ultimii ani, oamenii de știință au creat zeci de interfețe neuronale care transformă activitatea creierului pacienților în vorbire orală sau scrisă. Cele mai de succes dintre aceste dezvoltări permit persoanelor cu dizabilități să schimbe în mod activ informații cu alte persoane folosind sisteme de sinteză a vorbirii, dar nu permit să se transmită emoții și intonații.

Oamenii de știință au făcut un pas mare către rezolvarea acestei probleme în timp ce monitorizau funcția creierului a 29 de pacienți epileptici care se pregăteau pentru o intervenție chirurgicală pentru suprimarea activității în focarele convulsiilor. Pentru a căuta astfel de zone în creierul voluntarilor, medicii au implantat un set de aproape 2660 de electrozi în interiorul craniului participanților la experimente, ceea ce le-a permis medicilor să urmărească modificările activității sistemului nervos ca răspuns la diverse semnale.

Ascultarea muzicii. Ce se petrece în creier?

Oamenii de știință au fost interesați dacă aceste date ar putea fi folosite pentru a decoda vorbirea și muzica pe care o aude o persoană. Așadar, ei au invitat voluntari să asculte o înregistrare a piesei „Another Brick in the Wall, Part 1” a trupei rock Pink Floyd, constatând schimbări în activitatea diferitelor regiuni ale sistemului nervos, inclusiv a circumvoluției temporale superioare, care este responsabil pentru procesarea vorbirii și a altor semnale audio.

Oamenii de știință au analizat modificările din activitatea acestor regiuni ale creierului și au încercat să le potrivească cu notele, acordurile și sunetele vocii lui Roger Waters în fiecare moment al ascultării compoziției trupei britanice de rock. Această analiză a arătat că semnalele generate de neuronii girusului temporal superior, în ansamblu, au reflectat complet ce sunete și cuvinte au fost auzite de participanții la experimente.

Ghidați de această idee, cercetătorii au dezvoltat un sistem de învățare automată care le-a permis să reconstituie aproape complet cântecul pe care l-au ascultat din datele colectate de 346 de electrozi conectați la circumvoluția temporală superioară și la regiunile creierului asociate acestuia. În același timp, oamenii de știință au descoperit că sunetele auzite puteau fi auzite și înțelese chiar dacă pentru reconstrucție s-au folosit date de la 40 de electrozi.

Analiza ulterioară a semnalelor a făcut posibilă identificarea unor seturi specifice de neuroni și zone din girusul temporal superior care au fost responsabile pentru percepția ritmului, a diferitelor instrumente muzicale, a vocilor umane și a sunetelor înalte și joase. Studiul ulterior al acestor zone ale creierului, așa cum speră cercetătorii, va crea o nouă generație de interfețe neuronale care pot citi nu numai gândurile, ci și emoțiile și intonația vorbirii.