Возможность имитировать телепатию при помощи технологий напоминает каноничный элемент сюжета научно-фантастического произведения. Однако учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего сумели сделать первый шаг навстречу этой утопической технологии. В рамках нового исследования команда биологов и биоинженеров воспроизвела сложную структуру песни птиц, используя данные об их мозговой активности.
Объектом исследования «Neurally driven synthesis of learned, complex vocalizations» стали зебровые амадины – яркие, миниатюрные певчие птицы, обитающие в Австралии. Чтобы зафиксировать пение этих птиц на уровне электрической активности головного мозга, учёные вживили подопытным небольшие чипы. Деятельность имплантатов была направлена на отслеживание сигналов, контролирующих активность вокальных мышц. Кроме того, исследователи разработали специальный компьютерный алгоритм, который может воспроизвести пение птиц по данным их ЭЭГ. К слову, с его помощью учёные смогли восстановить все важнейшие элементы структуры птичьей песни, включая высоту звука, тон, ритм и громкость.
Авторы пояснили: пусть последний общий предок птиц и млекопитающих жил более 300 миллионов лет назад, в мозге пернатых и людей сохранилось достаточно много родственных структур. Деятельность нейронов практически всех позвоночных животных остаётся похожей, несмотря на миллионы лет раздельной эволюции. Птичье пение оказалось идеальным кандидатом для экспериментов по трансформации электрических мозговых импульсов в реальные звуки из-за функционального сходства с человеческой речью. Хотя «язык» птиц гораздо проще человеческого, он играет важную роль в социальной жизни животных. К примеру, в рамках одного из исследований галки использовали специфический акустический сигнал, чтобы предупреждать своих собратьев о приближении людей, которые им не нравились: то есть птицы могут не только идентифицировать конкретного человека, но и ассоциировать с ним специфический звук. Ещё один эксперимент японских исследователей показал, что восточные синицы издают голосовые позывы в чётко установленном порядке подобно тому, как люди используют синтаксис для построения осмысленных предложений.
Человечество издавна приписывало пению птиц особое значение. Трели пернатых расслабляли и обнадёживали людей, ведь даже тысячи лет назад человек понимал, что птицы поют, чувствуя себя в безопасности, и умолкают, ощутив угрозу. Кроме того, вокализация различных видов птиц столетиями служила людям природным календарём и часами, указывая на время года, суток, погодные условия и т. п. Спустя миллионы лет сосуществования в пределах одной планеты учёные нашли ещё один повод прислушаться к птичьему пению, чтобы приблизиться к пониманию биомеханики человеческой речи. Несколько десятилетий исследований птиц могут лечь в основу совершенных речевых протезов для людей, по тем или иным причинам лишённых возможности говорить.
Современные коммуникационные протезы – это имплантируемые устройства, которые позволяют генерировать и выводить текст со скоростью около 20 слов в минуту. Конечная цель исследования калифорнийских учёных – нейрокомпьютерный интерфейс, который сможет использовать актуальные знания о биомеханике человеческой речи для трансформации сигналов мозга в устную речь в режиме реального времени. По словам Тимоти Гентнера, подобные речевые протезы станут важным элементом эффективного восстановления нарушенных или утерянных функций у пациентов.
