Исследование Калифорнийского университета в Сан-Диего показало, что пение птиц можно воспроизвести, считывая их мозговую активность. Ученым удалось воссоздать сложные «вокализы» певчей птицы вплоть до высоты тона, громкости и тембра. Результаты исследования, опубликованные в журнале Current Biology, закладывают основы проектирования голосовых протезов для людей, потерявших способность говорить.

В ходе экспериментов взрослым самцам зябликов имплантировали кремниевые электроды, с помощью которых считывалась нервная активность птиц, пока они пели. Нейронные записи подавались на вход алгоритмов машинного обучения. Но перевод паттернов нейронной активности в паттерны звуков оказался непростой задачей. Очень широкое их разнообразие затрудняет поиск единого решения для однозначного перевода одного сигнала в другой. Чтобы добиться этого, исследователи решили остановиться на простых паттернах вокализации. По сути, речь идет о математических уравнениях, моделирующих физические изменения, то есть, изменения давления и напряжения в голосовом органе зяблика. Затем алгоритмы обучали сопоставлять нейронную активность с этими представлениями. Такой подход оказался более эффективным по сравнению с сопоставлением нейронной активности с самими песнями. Следующим шагом должна стать реконструкция пения птиц по нейронной активности в режиме реального времени.

Ситуация осложняется тем, что процесс пения у птиц, как и у людей, включает в себя не только генерацию звука, но и постоянный мониторинг окружающей среды с поддержанием обратной связи. Если на человека надеть наушники, в которых асинхронно будет воспроизводиться его собственный голос, нарушая тем самым обратную связь, человек начнет заикаться. У птиц происходит то же самое. Они слушают собственное пение, внося коррективы на основе уже услышанного и того, как рассчитывают петь дальше. Поэтому эффективный голосовой протез должен быть быстрым и достаточно сложным, с тем чтобы вместить в себя весь цикл обратной связи, включая коррекцию ошибок. Его задача – не просто преобразовывать сигналы мозга человека в рудиментарный набор отдельных слов, но и предоставлять ему возможность издавать любой звук, общаясь так, как он того пожелает.