Atlikę seriją eksperimentų, mokslininkai priėjo išvadą, jog iš smegenų aktyvumo, kuris atsiranda mintyse dėliojant sakinius, įmanoma atkurti kalbą.
Paaiškėjo, jog galvos smegenyse esančių kalbos centrų aktyvumas yra analogiškas – nepriklausomai nuo to, ar sakinį mes girdime, ar jį tik įsivaizduojame mintyse. Tai reiškia, jog mūsų mintys iš principo gali būti nuskaitytos ir perduotos pasauliui net ir neprabylant. Fizikos profesoriaus Stiveno Hokingo (Stephen Hawking) ir panašaus likimo paralyžuotų žmonių atveju ši naujiena – tiesiog neįtikėtina. Tiesa, kartu tai reikštų galimybę, jog mūsų minčių galės klausytis kiti asmenys. Arba... kitų mintis galėsime girdėti mes patys? Neišvengiamą etinį ir moralinį disputą kol kas palikime nuošalyje. Tačiau pamėginti įsigilinti į mokslininkų atradimą – verta.
„Įsivaizduokite pianistą, kuris stebi, kaip be garso grojama fortepijonu, – siūlo Brajanas Paslis (Brian Pasley) iš Kalifornijos universiteto Berklyje (JAV). – Jei pianistas televizijos ekrane be garso matytų, kurie klavišai spaudomi, jis sugebėtų įsivaizduoti (mintyse girdėti), kokia muzika skamba, nes jis iš rankų judesių gali suprasti, kokiomis natomis ir maždaug kas grojama.“ B. Paslis su kolegomis kažką panašaus nuveikė su smegenų bangomis – tyrėjai sužymėjo nervines sritis pagal šių atsaką į girdimus garsus.
Perteikti, kaip smegenys konvertuoja kalbą į prasmingą informaciją, yra gana keblu. Esminė idėja yra tokia: garsas aktyvuoja jutiminius neuronus, kuriais garso sukelti elektromagnetiniai impulsai nuneša informaciją į skirtingas smegenų zonas, atsakingas už skirtingus girdėjimo aspektus. Šio neurologinio proceso rezultatas – mes suvokiame kalbą. B. Pasliui su kolegomis parūpo, ar įmanoma identifikuoti, kokias smegenų zonas sužadina esminiai girdimos kalbos aspektai.
Eksperimentų metu tyrėjai diktavo žodžius ir sakinius penkiolikai žmonių, kuriems tuo metu buvo atliekama galvos smegenų operacija (dėl epilepsijos ar naviko). Elektrodai fiksavo nervinį aktyvumą viršutiniuose ir viduriniuose smilkinių srities vingiuose. Tai – netoli ausų esanti galvos smegenų zona, kuri aktyviai dalyvauja girdėjimo procesuose. B. Paslio kolektyvas užsibrėžė tikslą iš užfiksuotų duomenų perprasti, kurie kalbos aspektai buvo susiję su užfiksuotu smegenų aktyvumu.
Smilkinio srityje (žalia spalva) kalbos procesams svarbūs viršutinis ir vidurinis smilkinių srities vingis (Wikimedia Commons nuotr. )
Garsą sudaro įvairūs dažniai – garsas smegenyse yra išskaidomas ir nusiunčiamas į skirtingas smegenų sritis.
„Paprastai kalbant, viena neuronų gija siunčia tik signalus, neviršijančius 1000 hercų ribą – jai visiškai nerūpi kito dažnio garsai. Kita neuronų gija „kuruoja“ signalus tarp 1000 ir 5000 hercų, ir taip toliau, – pasakoja B. Paslis. – Pagal gijų aktyvumą mes galime identifikuoti, už kokį dažnį tam tikra gija yra atsakinga.“
B. Paslio tvirtinimu, garso bangų dažnis nėra vienintelė informacija, kurią smegenys išskaido. Yra ir kitų kalbos aspektų: skiemenų ritmas, sakinių konstrukcija ir pan.
„Ta smegenų sritis, kurią jie tyrinėja, yra tarsi takoskyra, vingiuojanti kažkur tarp smegenų srities, kuri apdoroja garsą, ir smegenų srities, kuri leidžia mums interpretuoti tą informaciją bei formuluoti atsakymą, – tvirtina klausos procesus tyrinėjanti Dženifer Bizlei (Jennifer Bizley) iš Oksfordo universiteto. – Požymiai, kuriuos jie gali „ištraukti“ iš tos zonos, yra labai svarbūs kalbos supratimo procesuose.“
B. Paslio komandai pavyko susieti daugelį kalbos aspektų su tuo pat metu vykstančiu nerviniu aktyvumu. Vėliau tyrėjai suformavo algoritmą, kuriuo galima interpretuoti nervinį smegenų zonos aktyvumą ir pagal tokią interpretaciją sukurti spektrogramą (žiūrėkite vaizdo siužetą).
Spektrograma – grafinis garsų atvaizdas, iliustruojantis, kiek ir kokio dažnio garsų būna kalboje per tam tikrą laikotarpį. Mokslininkai algoritmą patikrino sulygindami nervinio smegenų aktyvumo pagrindu sudarytas spektrogramas su spektrogramomis, iliustruojančiomis autentišką garsą.
Tyrėjai taipogi naudojosi ir kita programa – ja spektrogramos buvo rekonstruojamos į kalbą.
„Garso atkartojimų besiklausantys žmonės gali sugebėti atpažinti esminius tikro ir atkurto žodžio panašumus, – teigia B. Paslis. Tiesa, pamėginus įsiklausyti į visus spektrogramose tariamus žodžius, suprasti galima tik tuos, kurie vaizdo siužete įvardyti kaip „Original sound“ – t. y., „Waldo“, „structure“, „doubt“.
Kaip ten bebūtų, atkartotų žodžių adekvatumas buvo pakankamas, jog jų prasmę galėtų atkoduoti kompiuterinė programa. Kitaip tariant, jei minčių klausantis „gyvai“ nepavyks nieko suprasti, jas į suprantamesnę kalbą išvers kompiuterinė programa.
Esminis šių eksperimentų atradimas yra toks: mintinis žodžių tarimas smegenyse sukelia iš esmės tokį pat nervinį aktyvumą, kokį sukeltų ne įsivaizduojamas, o realiai girdimas žodis. Išmokus nuskaityti tokį smegenų aktyvumą, būtų galima klausytis minčių.
„Žinome, jog jutiminės informacijos apdorojimo metu psichikoje esantys vaizdiniai aktyvuoja panašius nervinius tinklus, – tvirtina Lježo universiteto (Belgija) mokslininkas Stivenas Loreisas (Steven Laureys). – Mums tereikia įrodyti, jog pakanka galvoti apie žodį, ir jį bus galima perduoti neprabylant. Tai būtų proveržis medicinoje, palengvinsiantis dalią didelių fiziologinių komunikacijos sunkumų turintiems žmonėms.“
„Maždaug to mes ir siekiame“, – neslepia B. Paslis.
Jo vadovaujamas mokslininkų kolektyvas nėra vienintelis, mėginantis „įgarsinti“ mintis. Bostono universitete (Masačiusetas, JAV) Frenko Giunterio (Frank Guenther) vadovaujamai specialistų grupei yra pavykę interpretuoti smegenų signalus, sklindančius iš lūpų, burnos, gerklų judesius įnervuojančių zonų. Iš tų signalų tyrėjams pavyko nuspėti, kokią formą asmuo siekia suformuoti savuoju vokaliniu traktu ir ką asmuo mėgina ištarti.
Sukurtą kompiuterinę programą F. Giunterio kolektyvas išbandė su paralyžiuotu Eriku Ramziu (Erik Ramsey). Į už kalbos motoriką atsakingą E. Ramzio smegenų sritį buvo implantuotas elektrodas. Paaiškėjo, jog tokios programinės įrangos visai pakanka, norint generuoti kai kuriuos balsius – sudėtingesnių garsų programinė įrangą atkurti nesugeba.
„Girdimąją informaciją kiekvieno žmogaus smegenys apdoroja tuo pačiu principu, – atkreipia dėmesį B. Paslis. – Todėl naujasis minčių girdėjimo modelis tiktų kiekvienam asmeniui. Tiesa, įrangą reikėtų suderinti kiekvienam individualiai – pagal anatominius smegenų ypatumus. Pratybų periodas nėra ilgas – jo metu žmogus tiesiog klausosi garsų. Kai minčių nuskaitymo modulis įvaldomas, jis gali būti naudojamas nuspėti asmens kalbai. Toks mechanizmas transliuotų net ir tuos žodžius, su kokiais iki tol jis (mechanizmas) nebuvo susidūręs.“
Anot B. Paslio, yra realių vilčių šią idėją įgyvendinti.
„Implantai siųstų įrašytą signalą į dekoderį, o šis priimtus signalus konvertuotų į kalbą“, – pasakoja mokslininkas, svajojantis sukurti saugų, bevielį implantuojamą ir ilgalaikį įtaisą.
„Mūsų minčių skaityti nesugebės niekas, – ramina kitas Oksfordo universiteto mokslininkas Janas Šnupas (Jan Schnupp). – Vien todėl, jog pirma reikėtų atlikti sudėtingą įtaisų implantavimo į smegenis operaciją.“
Parengė Saulius Žukauskas
