Мягкий «пластырь» позволит говорить без голоса

Почти треть людей по всему земному шару хоть раз в жизни теряли голос из-за серьезных заболеваний. В такой ситуации, как правило, назначают операцию (трахеопищеводное шунтирование, во время которого устанавливают голосовой протез) или рекомендуют использовать специальные голосообразующие аппараты. Во втором случае человек прикладывает прибор к шее под скулой или подбородком, и он преобразует в речь движения мышц.

У обоих существующих методов есть недостатки. Если пациенту устанавливают протез, его необходимо менять раз в год, что означает регулярные хирургические вмешательства, а также ежедневно чистить. Голосообразующие аппараты неинвазивны, но не всегда удобны в использовании: не только потому что человеку приходится постоянно прикладывать устройство к шее, но и потому что оно периодически разряжается.

Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) разработали аппарат, применять который пациентам будет гораздо удобнее. Это мягкий «пластырь», который сам держится на горле человека, считывает движения мышц шеи и преобразует их в электрические сигналы. Они, в свою очередь, превращаются в речь с помощью алгоритмов глубокого машинного обучения. Заряжать такой прибор не нужно: он самостоятельно генерирует энергию, необходимую для нормальной работы.

Авторы разработки протестировали ее на восьми добровольцах без нарушений голоса. Мужчин и женщин среди них было поровну, средний возраст участников исследования составил 21 год. Статью, в которой описано новое устройство и приведены результаты тестов, опубликовал журнал Nature Communications. Чтобы проверить точность «пластыря», добровольцы произносили вслух и шепотом распространенные фразы, например «Привет, как дела?», «Счастливого Рождества», «Я тебе не верю» или «Я люблю тебя». Они делали это стоя, во время ходьбы и на бегу. Устройство верно преобразовало движение мышц в речевой сигнал в 94,68% случаев.

Механизм работы «пластыря» / ©nature.com

Проанализировав результаты тестирования, ученые пришли к выводу, что новый аппарат действительно более удобен и эффективен, чем его предшественники. Он весит всего семь граммов, более пластичен, благодаря чему лучше распознает движения мышц, быстро (в течение 40 микросекунд) реагирует. При этом «пластырь» водонепроницаем и генерирует звук высокого качества.