Расшифровка сигналов мозга птиц в слоги песни
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего научились предсказывать, какие слоги споёт птица и когда она это сделает, считывая электрические сигналы её мозга.
Эта способность — ранний шаг на пути к созданию голосовых протезов для людей, утративших способность говорить.
В исследовании, опубликованном 23 сентября в PLoS Computational Biology, изучалось, как активность мозга певчих птиц, таких как зебровая амадина, может использоваться для прогнозирования их вокального поведения. Песни птиц представляют особый интерес из-за сходства с человеческой речью: это сложное и приобретаемое поведение.
Методология:
- Учёные имплантировали кремниевые электроды в мозг взрослых самцов зебровых амадин.
- Записывалась нейронная активность во время пения.
- Исследовался конкретный набор сигналов — локальные полевые потенциалы (local field potentials) — в области мозга, необходимой для обучения и воспроизведения песни.
Ключевые выводы:
- Различные характеристики локальных полевых потенциалов соответствуют конкретным слогам песни птицы, а также моменту их воспроизведения.
- Система позволяет с высокой точностью предсказать начало вокального поведения, последовательность слогов и время их исполнения.
- Можно предсказать вариации в последовательности, вплоть до отдельных слогов (например, изменение паттерна "1, 2, 3, 4" на "1, 2, 3, 4, 5").
Значение:
- Работа демонстрирует сходство в сигналах мозга между зебровыми амадинами, людьми и другими приматами.
- Это позволяет начать декодировать намерение мозга генерировать речь.
- Исследование закладывает основу для разработки интерфейсов "мозг-компьютер" для вокализации и коммуникации, что в перспективе может помочь людям с нарушениями речи.