Обретенная речь

Мысль о возможности использования последних достижений электроники для восстановления речи у инвалидов пришла двум этим парням, когда они были еще студентами инженерного факультета университета штата Иллинойс. Тогда же Майкл Каллахан и Томас Коулман приступили к экспериментам, в результате которых на свет появилось устройство, преобразующее сигналы головного мозга в произносимые слова. Сейчас Audeo, как назвали свое детище 25-летние изобретатели, уже получившие за него многочисленные награды, проходит испытания в Реабилитационном институте Чикаго и других научно-исследовательских медицинских учреждениях.
Существующие в настоящее время средства связи для людей с тяжелыми формами инвалидности обычно требуют, чтобы они выбирали кнопку или слово на компьютерном мониторе или использовали систему, которая следит за движениями головы или глаз больного и перемещает курсор в соответствии с ними.
Каллахан вспоминает о человеке с церебральным параличом, который общался с другими, прикасаясь к компьютерному экрану указкой, закрепленной у него на голове. Когда этого 60-летнего человека оснастили устройством Audeo и предложили сказать слово “yes”, он таким же образом сообщил, что никогда раньше не разговаривал. За короткое время Майкл и Томас обучили его “произносить” отдельные слова, потом перешли к целым предложениям, и он впервые в жизни испытал нечто сходное с чувствами, сопровождающими естественный разговор.
Однако некоторые люди не могут общаться даже таким несовершенным способом. И Майкл с Томасом придумали для них более эффективный способ “ввода мыслей” в компьютер. Заключается он в следующем. Лишенному речи человеку надевают на шею специальный воротник с датчиками, которые улавливают электрические импульсы, посылаемые головным мозгом голосовым связкам. Эти импульсы передаются в находящийся рядом компьютер, а тот преобразует их в произносимые слова или фразы.
Кое-кто из присутствовавших на демонстрации устройства высказал опасения, что, читая мысли больных, Audeo без спросу вторгается в их личную жизнь. “Этого не надо бояться, - пояснил сомневающимся Каллахан. – Ведь мы используем только те сигналы, которые рождаются в результате желания человека что-то сказать. Если вы не хотите ничего говорить, мы не сможем различить сигнал и обеспечить его передачу. То есть если мы и “читаем мысли”, то только те, которые сам человек пытается выразить в словесной форме”.
Audeo возвращает дар речи людям, страдающим заболеваниями, лишившими их способности управлять своими движениями и разговаривать. К таким недугам относятся так называемый боковой амиотрофический склероз, или болезнь Лу Герига, церебральный паралич и инсульт, другие неврологические расстройства, а также черепно-мозговые травмы и повреждения спинного мозга... По некоторым оценкам, только в одних Соединенных Штатах таких страдальцев насчитывается около трех, а по всему миру - порядка 60 миллионов. Все они смогут воспользоваться преимуществами новой технологии. Уже в настоящее время во многих странах мира к работе молодых американцев проявляют большой интерес.
Начинающие инженеры оказались не только талантливыми изобретателями, но и достаточно предприимчивыми людьми. С целью коммерческой реализации своей разработки они учредили в городе Шампейн, штат Иллинойс, корпорацию Ambient Corp., которая намечает выпустить в продажу первое речевое устройство уже в середине текущего года.
“Если все и дальше пойдет успешно, у немых людей появится полноценный словарный запас, и они смогут разговаривать, - сказал в интервью журналистам один из совладельцев компании Майкл Каллахан. – Не нужно большого воображения, чтобы понять, почему мы этим занимаемся. Достаточно задуматься о том, какой была бы ваша жизнь, если бы до конца дней своих вы не могли сказать ни слова. Знание того, что любой из нас может оказаться в таком положении, а некоторые уже в нем находятся, придает огромный стимул нашей работе”.
Первый выпуск Audeo предназначен для англоязычных пациентов, но у компании уже есть технология, благодаря которой немые смогут заговорить и на других языках. Дальнейшее совершенствование устройств должно позволить всем, кому они нужны, общаться друг с другом. К тому же фирма старается сделать стоимость новой технологии доступной для всех, даже для тех, кто не имеет медицинской страховки.
На основе своего изобретения Майкл и Томас создали инвалидную коляску, которая движется, поворачивается и останавливается в ответ на считываемые компьютером мозговые сигналы. Сроки передачи ее в серийное производство еще не определены, но владельцы Ambient Corp. надеются, что в будущем им удастся продать лицензию на ее изготовление.
А пока они пытаются найти для своего изобретения новые коммерческие ниши. В частности, очень заманчивой выглядит возможность беззвучного общения по сотовому телефону. Сейчас компания работает на собственные средства, но в недалеком будущем рассчитывает привлечь венчурный капитал.
Следует сказать, что использование устройства Audeo – не единственная возможность восстановления речи. В Институте музыки и неврологических функций (Institute for Music and Neurologic Function) главным инструментом исследователей и врачей, работающих в этом направлении, является... музыка и, в частности, пение.
“Пение и речь – это разные неврологические функции, - рассказывает Консетта Томайно, исполнительный директор Института и руководитель отделения музыкальной терапии в Службах семейного здоровья Бет Эйбрахам в Нью-Йорке. - Например, люди, перенесшие инсульт, иногда могут спеть всю песню до конца, но неспособны даже просто поздороваться”.
Клинические исследования, проведенные Томайно и преподающим в Колумбийском университете в Нью-Йорке британским неврологом доктором Оливером Саксом, автором книги “Музыкофилия: рассказы о музыке и мозге” (Musicophilia: Tales of Music and the Brain), показали, что певческое исполнение словосочетаний типа “Hello, how are you?” влияет на восстановление речевых функций путем “репетиции” речи. Помещая обычные слова и выражения в музыкальный контекст, пациенты, которым трудно говорить, но которые при этом находятся в сознании и понимают, что говорят им, учатся произносить “Hello” и другие слова.
“Пение готовит речевой элемент мозга к восстановлению функций, - уверена Томайно. - Сейчас мы изучаем потенциальное воздействие пения и соответствующих “реплик” на восстановление речи, используя музыкальные звуки, которые похожи на словосочетания, или помещаем обычные речевые фигуры в музыкальный контекст”.
Музыкальные занятия, которые проводят с пациентами, перенесшими инсульт или страдающими неврологическими заболеваниями вроде болезни Паркинсона, в основном заключаются в непосредственном воздействии на пациента живой и записанной музыки. При этом участникам таких сеансов предлагают играть на настоящих музыкальных инструментах.
В качестве важного компонента музыкальной терапии для некоторых больных врачи используют специальные компьютерные программы, воссоздающие электронные музыкальные инструменты. Музыкальная импровизация на них помогает парализованным людям, например, справляться с депрессией. А другие компьютерные программы позволяют пациентам с ограниченной подвижностью воспроизводить ноты. Полезными инвалидам оказываются и другие нововведения в области музыкальной технологии. Например, в реабилитационной школе в Покипси, штат Нью-Йорк, дети и подростки-инвалиды исполняют музыку посредством легчайших движений головы. Технику для этих занятий разработали специалисты Научно-исследовательского института звуковых эффектов в Кингстоне, штат Нью-Йорк.
Видеокамера выводит изображение пациента на экран компьютера, а курсор, помещенный на какую-либо часть изображения головы, отслеживает самые неуловимые ее движения, превращая их в ноты, которые слышно через колонки компьютера. Программу можно использовать в двух режимах. В фортепианном - движение из стороны в сторону охватывает все октавы, а в режиме ударных то же самое движение создает барабанный ритм.
Еще одна специализированная компьютерная программа “Hyperscore”, разработанная Тодом Маковером, профессором музыки и электронных носителей в Массачусетском технологическом институте, позволяет сочинять музыку, используя линейные графики, охватывающие широкий диапазон инструментальных звуков.
Музыкальные интерфейсы разрабатывают и другие организации, в том числе Drake Music Project в Лондоне. В этой музыкальной школе учащиеся с церебральным параличом, в том числе в возрасте всего 11 лет, надевают оголовье Cyberlink, которое принимает мозговые волны и электрические сигналы, подаваемые при движениях лица и глаз. Специальная программа Brainfingers превращает эти сигналы в “пальцы”, которые двигают мышью и воспроизводят ноты на клавиатуре для создания музыки. Таким образом, новинки в рамках электронных музыкальных проектов расширяют цели музыкальной терапии, создавая возможность творческого самовыражения для людей с тяжелыми физическими недостатками.