Ahogy mások beszélgetését, a rádiót vagy a kedvenc zenéinket hallgatjuk, az agyunk összetett feladatokat végez. Szótag-frekvenciák és egész szavak kerülnek dekódolásra és nyerik el jelentésüket. Így boldogulunk egy beszélt nyelvvel teli világban anélkül, hogy erre aktív erőfeszítéseket tennénk. A Berkeley kutatói módot találtak arra, hogy ezen agykérgi folyamatok némelyikét feltérképezzék. Eredményeik nagy előrelépést jelentenek annak megértésében, hogy hogyan hallunk ‒ és talán abban is segíthetnek, hogy előbb-utóbb halljuk, amit mások gondolnak.
Az agyi aktivitás mintázatának dekódolásával egy napon talán lehetséges lesz az agyunkban elképzelt beszélgetések fizikailag való lejátszása vagy egy olyan személy gondolatainak „kihangosítása”, aki gondolkodni és hallani képes, de beszélni nem.
Brian Pasley és kollégái 15 epilepsziával kezelt önkéntessel dolgoztak a kutatás során. A kutatócsoport tagjai a Berkeley-n kívül a San Francisco-i, a Marylandi és a Johns Hopkins Egyetemről érkeztek. A rohamok kiindulási helyének azonosítása érdekében elektródákat ültettek a betegek agyába, így kivételes alkalmuk nyílt más agyi régiók elektromos jeleinek tanulmányozására is. A kutatók a betegek kórházi szobájában előre felvett szavakat játszottak le, és közben figyelemmel kísérték a halántéklebeny felső részét, ahol a hallókéreg található.
„Azt vizsgáltuk, hogy melyik oldal aktivizálódik. Mivel összefüggés mutatkozott az agyféltekék aktivitása és a hallott frekvencia mértéke között, megfigyelhettük, hogy melyik oldal milyen hang hatására villant fel” ‒ mondta Pasley.
Mivel egyes fonémák frekvenciája meghatározott ‒ az adott nyelvre specifikus ‒, ez a fajta agykérgi spektroszkópia képes lehet dekódolni, hogy melyik hangot, illetve melyik szót hallja az alany. Pasley a folyamatot a zongorázáshoz hasonlította: „A tapasztalt zongorista tudja, hogy melyik zenei hang melyik billentyűvel azonosítható, és érti a kettő közötti összefüggés mibenlétét. Ha levesszük a hangot, de a zongorista látja, hogy mely billentyűk ütődnek le, elég nagy biztonsággal el tudja képzelni, hogy mely hangok hallatszódnának.”
A betegek egy szót vagy egy egyszerű mondatot hallottak a beszéd normál tartományában (1‒8000 Hz). A felvételen beszélők között voltak nők és férfiak is, és hangmagasságuk igen változatos volt. A felvételek hallgatása közben rögzítették az alanyok agyhullám-mintázatát. Ezt követően a számítógép az elektródák által rögzített jelek alapján megpróbálta megállapítani, hogy melyik szót hallotta éppen a páciens, majd igyekezett reprodukálni ezt. A visszajátszott hangsor az esetek kilencven százalékában felismerhető volt. „A szavak nem voltak ugyan érthetők, de számos hasonlósággal bírtak az eredetivel” ‒ mondta Pasley. (Az eredeti és rekonstruált felvételek itt meghalgathatók.)
A neurológusok régóta igyekeznek megfejteni az agy belső működését ‒ többnyire azonosítani próbálják az érző kérgek részterületeit azzal, hogy a különböző feladatokat ellátó idegsejteket különféle ingerek segítségével aktiválni igyekeznek. Ez a kutatás ennél mélyebbre hatol az elme működésének titkaiba.
Ahogy arról már korábban beszámoltunk decemberben a Boston University kutatói megjelentettek egy tanulmányt, amelyben arról számoltak be, hogy az alanyok agyának vizuális ingerlésével tanult viselkedésformák jellemző agyhullámait váltották ki, megkönnyítve ezzel a tanulási folyamatot. Tavaly ősszel Jack Gallant (szintén Berkeley) a látókéreg aktivitásának jelei alapján rekonstruált az alanyok által megtekintett videofelvételeket.
Ez a fajta „elmeolvasás”, amelyet a kutatók csak dekódolásnak hívnak, még nagyon messze van a mindennapi alkalmazástól. Nyilvánvalóan számos etikai kérdés merül fel a módszerek használatát illetően. Ugyanakkor rengeteg praktikus, orvosi indok szól a metódusok gyakorlati megvalósítása és alkalmazása mellett ‒ ezek közül a legnyomósabb érv, hogy beszédre és egyéb fizikai kommunikációra képtelen betegek kaphatnák vissza a „hangjukat”. A neurológiai protézisek alkalmazhatósága persze nagyban múlik annak a feltételezésnek a valóságosságán, amely szerint az agyműködés ugyanolyan vonásokat mutat valódi és elképzelt tevékenységek esetében is.
„Van némi bizonyíték arra, hogy amikor az emberek elképzelnek egy képet vagy hangot, akkor ugyanazok az agyi régiók aktiválódnak, mint amikor valóban látják vagy hallják ezeket. De arról fogalmunk sincs, hogy ugyanazon szabályok szerint történik-e ezen stimulusok feldolgozása, mint a valódi érzékelés folyamán” ‒ mondta el Pasley.
A kísérlet során a kutatók egyelőre az angol nyelvre koncentráltak, de a továbbiakban más nyelveket is be szándékoznak vonni a kutatásba. Az eredményekről beszámoló tanulmány a PLoS Biology oldalain jelent meg.
