Lidská komunikace je mnohem víc než jen sled slov: zahrnuje gesta, intonaci a mimiku, které utvářejí význam toho, co říkáme. Tým z Kalifornské univerzity v San Franciscu právě v rámci studie zveřejněné v časopise Nature Neuroscience prokázal, že je možné zachytit celou tuto škálu komunikačních prostředků přímo z mozku osob s ochrnutím a promítnout ji prostřednictvím digitálního avatara.
Třem pacientům s ochrnutím hlasových i tělesných funkcí se díky této technologii poprvé podařilo současně vyjadřovat slova i pohyby, což se dosud žádnému rozhraní mozek–stroj nepodařilo.
Když mozek pracuje jako tým
Před tímto pokrokem neurovědci předpokládali, že stačí samostatně dekódovat mozkové oblasti zapojené do řeči a ty, které řídí pohyb těla. První z nich se soustřeďují přibližně za pravým spánkem; druhé se táhnou jako čelenka po horní části lebky. Logické by bylo zkombinovat dva nezávislé „slovníky“, jeden pro každou oblast. Tým však zjistil, že obě oblasti se chovají odlišně, když fungují současně, než když pracují odděleně. Nešlo tedy o to sečíst dva částečné překlady, ale o vytvoření společného systému schopného integrovaně interpretovat slova a gesta.
„Konverzace je mnohem víc než jen vyslovená slova. Je to dynamický a mnohovrstevnatý proces, do kterého je zapojena celá motorická kůra,“ vysvětlil Dr. Edward Chang, profesor neurochirurgie na UCSF a jeden z autorů studie. Tento objev donutil tým zcela přepracovat architekturu dekodéru, což se nakonec ukázalo jako klíčové pro úspěch studie.
Související článek
Od Hawkingova mozku k avataru 21. století
Případ Stephena Hawkinga dobře ilustruje ušlou cestu. Amiotrofická laterální skleróza mu vzala hlas a fyzik byl odkázán na zařízení, pomocí kterého vybíral písmena drobnými pohyby tváře. Syntezátor tato písmena převáděl do kovového hlasu, postrádajícího jakékoli emoce, zcela bez výrazu. Tvrdit, že mu tato technologie vrátila řeč, by bylo přinejmenším přehnané.
Od té doby se rozhraní mozek-stroj výrazně posunula vpřed. Současná zařízení jsou schopna převádět mozkovou aktivitu na slova a gesta téměř okamžitě, bez nutnosti vědomého a namáhavého ovládání, jaké používal Hawking. Kvalitativní skok této nové studie spočívá v tom, že se poprvé dekódují obě dimenze současně, čímž se avataru dostává expresivity, která se blíží přirozenosti skutečné konverzace.
Elektrody pod lebkou pro ostřejší obraz
Aby zachytili mozkové signály s potřebnou přesností, použili vědci elektrokortikografii, techniku spočívající v umístění pásu elektrod přímo mezi povrch mozku a lebku účastníků. Na rozdíl od konvenční elektroencefalografie, která zaznamenává elektrickou aktivitu z vnějšku lebky, poskytuje tato metoda mnohem detailnější obraz, jako bychom výrazně snížili „zrnitost“, s jakou vnímáme fungování mozku. Toto vyšší rozlišení bylo rozhodující pro rozlišení jemných vzorců, které umožňovaly současně interpretovat řeč i pohyb.
Na základě těchto informací systém ovládal digitálního avatara, který ztělesňoval hlas a gesta pacienta, což mu umožňovalo komunikovat mnohem bohatším způsobem, než jaký nabízely jakékoli předchozí protézy. „Tento konceptuální test nám ukazuje, že BCI může částečně obnovit tuto svobodu a flexibilitu,“ poznamenal Chang.
A co to, že 93 % komunikace je neverbální?
Existuje rozšířený názor, že 93 % komunikace je vizuální. Ve skutečnosti tento údaj vychází z nesprávného výkladu studie z 60. let. Správnější by bylo říci, že „významná část“ toho, co sdělujeme, závisí na gestech, tónu hlasu a mimice. Každý, kdo už někdy zažil nedorozumění kvůli textové zprávě, to dobře ví: abychom skutečně pochopili, co nám někdo říká, musíme každé slovo zasadit do kontextu a využít všechny dostupné stopy, od slov, která větu obklopují, přes tón, jakým je vyslovena, až po tělesnou pozici partnera v rozhovoru. Právě v tom spočívá hodnota tohoto nového zařízení: neomezuje se pouze na text, ale obnovuje značnou část komunikačního bohatství, o které nás ochrnutí připravuje.
Budoucnost bez kabelů a s umělou inteligencí
Doktorka Debara Tucci, ředitelka Národního institutu pro hluchotu a další poruchy komunikace při NIH, hodnotila výsledky s optimismem: „Tyto slibné výsledky mi dávají naději, že v budoucnu budou moci pacienti s těžkou paralýzou znovu získat holistickou povahu lidské komunikace.“
Samotní výzkumníci naznačují, že další fáze projektu počítá s pohodlnějšími zařízeními, která budou zcela implantována pod lebku a odstraní tak nutnost kabelů procházejících kůží pro připojení k externím zařízením. Ačkoli je ještě před námi dlouhá cesta, než se tyto systémy stanou běžnou součástí nemocniční praxe, pokroky poháněné umělou inteligencí zrychlují tempo vývoje způsobem, který byl ještě před několika lety těžko představitelný.