Непрерывную речь декодировали по фМРТ

Американские исследователи разработали неинвазивный декодер, который по активности мозга может реконструировать непрерывный текст — будь то история, которую человек слушает, или воображаемый рассказ, или даже суть видеоролика, в котором нет слов. Декодер обучали на данных фМРТ трех человек, которые 16 часов слушали истории. Модель не всегда могла предсказать точные слова по записям фМРТ, но передавала смысл историй. Результаты опубликованы в Nature Neuroscience. Чтобы записать нейронную активность, необходимую для декодирования речи, нужно установить электроды прямо на мозг. Этот способ используют в исследованиях с парализованными людьми, которые не могут говорить, но инвазивность такой процедуры ограничивает ее применение. Декодеры, использующие неинвазивные записи активности мозга, способны расшифровывать отдельные слова или короткие фразы, но неизвестно, могут ли эти декодеры работать с непрерывным естественным языком. Александр Хаc (Alexander Huth) из Техасского университета в Остине и его коллеги разработали декодер, который восстанавливает непрерывный текст из записей активности мозга, полученных неинвазивным способом — с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Серьезным ограничением было то, что сигнал фМРТ не успевает за нейронной активностью. Функциональная магнитно-резонансная томография измеряет изменения кровотока, вызванные нейронной активностью в той или иной части мозга. Чтобы сигнал фМРТ увеличился или снизился, требуется около 10 секунд. За это время англоговорящий человек может услышать или произнести более 20 слов. Выходит, что слов для декодирования больше, чем изображений фМРТ. Ученые решили это проблему так: научили декодер угадывать последовательность слов, оценивая, насколько вероятно каждое возможное слово могло вызвать конкретную записанную реакцию мозга, — и так выбирать лучшего кандидата, то есть самое вероятное слово. Модель кодирования обучалась на сигналах фМРТ трех человек, записанных на протяжении 16 часов, пока люди слушали разные истории. Этого хватило, чтобы модель научилась предсказывать, какую реакцию мозга вызывают те или иные семантические признаки. Затем ученые предлагали испытуемым послушать истории, которые те еще не слышали, и записывали реакцию мозга. По этим записям декодер должен был реконструировать эти истории. Языковая модель — нейросеть GPT-1 — выдавала варианты слов, а модель кодирования оценивала вероятность того, что именно это слово могло продолжать историю. Декодер точно воспроизводил часть слов и фраз и улавливал суть многих других. Сгенерированные последовательности слов захватывали общий смысл новых историй. Сюжет, предсказанный декодером, напоминал сюжет реальной истории сильнее, чем если бы это было случайным совпадением (p < 0,05). Данные исследователи записывали с трех корковых сетей — классической языковой сети, сети теменно-височно-затылочной ассоциативной коры, и сети префронтальной коры. Сигналы каждой сети декодировались по-отдельности в каждом полушарии. Примечательно, пишут авторы, что большинство временных точек удавалось декодировать только по сигналам из ассоциативной (80–86 процентов) и префронтальной (46–77 процентов) сетей. И только 28–59 процентов временных точек были декодированы из речевой сети. Ученые пришли к выводу, что одни и те же слова могут быть закодированы в разных регионах мозга, и в будущем может быть достаточно записей активности отдельных областей. Еще авторы обнаружили, что по...

Читать полный текст на nplus1.ru

 

Опубликовано: 14:33, 02.05.2023

 

Новость из рубрики: Наука

 

Поделиться новостью:

 

Топ новости часа

• С 28 октября войти в «Госуслуги» с логином и паролем больше не получится...
• Starlink в Украине. Где купить и как пользоваться...
• Гран-при Австралии-2023. Расписание трансляций...
• Хозяин "Пятёрочки" рассказал, что россияне стали патриотами и разлюбили западные бренды...
• Де Хеа сделал 5-ю результативную ошибку со старта прошлого сезона – у него и Льориса их больше всего среди игроков АПЛ...
• Когда выйдут данные по инфляции в Великобритании и как они могут повлиять на GBP/USD?...