Расшифровка мысли: тихая революция света

Никаких электродов, громоздких шлемов и гудящих томографов — только свет лазера и ритм человеческого голоса, читающего предложения вслух. Какие-то слова слушатель понимает. Другие звучат как бессмысленный набор звуков. И всё же свет, как ни невероятно это звучит, способен различить одно от другого. 

Этот луч — и искусственный интеллект, расшифровывающий его отражения, — стали основой метода, который может изменить подход к изучению работы мозга. В статье, опубликованной летом 2025 года в Journal of Biomedical Optics (том 30, выпуск 6, DOI 10.1117/1.JBO.30.6.067001), Наталья Сигал и её коллеги из факультета инженерии Университета Бар-Илана описали систему, которая умеет дистанционно и без контакта различать, как человеческая кора реагирует на осмысленную и бессмысленную речь. 

Используя простейшую установку — один лазер, одну высокоскоростную камеру и одну нейросеть, — команда добилась точности, сравнимой с классическими методами нейровизуализации, но без прикосновений к пациенту.

Лёгкое прикосновение к разуму 

Обычные методы исследования мозга требуют громоздких приборов — томографов МРТ или плотных ЭЭГ-шлемов. 

Подход Сигал основан на принципе, знакомом оптическим инженерам, но почти неизведанном для нейронауки: спекл-паттернах — зернистых интерференционных рисунках, возникающих, когда лазер отражается от неровной поверхности. 

Когда свет касается человеческой кожи, эти крошечные колебания отражают незаметные вибрации, вызванные кровотоком и активностью нейронов. Обучив нейросеть анализировать тысячи таких видеозаписей, исследователи смогли определить, когда зона Вернике, отвечающая за понимание речи, реагирует на знакомый язык, а когда — на незнакомый. 

Точность достигла AUC = 0.94 - впечатляющего результата, говорящего о том, что система действительно различает два состояния мозга. 

«Идея заключалась в том, чтобы заменить провода и электроды светом, — говорит Сигал. — Мы искали способ “читать” мозг безопасно и на расстоянии. Я провела много времени в неврологической больнице с бабушкой и заметила, как тяжело пациентам переносить прикосновения. Это решение устраняет проблему прикосновения.»

Підписуйтеcь на наш Telegram-канал Lenta.UA - ЄДИНІ незалежні новини про події в Україні та світі

От физики — к человечности 

Путь Натальи Сигал к этому открытию пролегает через инженерию, предпринимательство и биомедицину. До нейрофотоники она построила карьеру, объединяющую искусственный интеллект и изобретательство: получила патенты США, многие из которых цитируются 
Apple, Samsung и Microsoft, а один был приобретён Google. 

Её идеи покрывают широкий диапазон областей технологии — от систем аутентификации по близости в носимых устройствах до виртуализации GPU и индикаторов конфиденциальности для «умных» очков. 

Техническая изобретательность Сигал всегда уравновешена вниманием к человеку и стремлением сделать технологии человечнее. 

В компании Fairtility она возглавляла команду AI, чьи алгоритмы сегодня помогают клиникам ЭКО по всему миру — работа, ставшая основой платформы CHLOE Blast, одобренной FDA. 

Ещё раньше она основала Sphoonx, образовательный стартап: его приложения для детей с СДВГ скачали свыше 100 тысяч раз, а многие предустанавливались на школьных планшетах. 

В Университете Бар-Илана, где она завершила магистратуру и продолжает докторские исследования под руководством профессора Зеэва Залевского, Сигал направила тот же творческий импульс на изучение мозга. 

Залевский — один из самых известных израильских учёных-оптиков, член SPIE и IEEE. Его команда сделала нейронауку подвижной, свободной и ближе к повседневной практике.

Видеть понимание 

Эксперименты оказались одновременно простыми и изысканными. Добровольцам проигрывали короткие отрывки — на английском и на шведском, которого никто не знал — в то время как камера фиксировала спекл-паттерны от лазерного пятна, направленного в зону Вернике. 

У семи участников средняя точность распознавания составила 89 %. Даже при проверке на новых людях модель сохраняла высокую точность, что доказывает: система действительно улавливает ответ коры, а не поверхностные вибрации кожи. Контрольные опыты, когда луч направлялся на лоб, давали случайные результаты — ещё одно подтверждение, что сигнал идёт из мозга. 

На практике эта технология может позволить врачам оценивать состояние мозга без касания — от диагностики комы до восстановления речи после инсульта.  

Когда-нибудь луч света, не сильнее лазерной указки, сможет фиксировать концентрацию внимания или ранние признаки нейродегенеративных изменений — без единого провода.

За пределами лаборатории 

Сила этого достижения — не только в данных, но и в идее, которая стоит за ними. 

Сигал говорит о «снижении порога входа» в нейронауку — о будущем, где дистанционный мониторинг коры станет таким же естественным, как измерение пульса. 

Такой подход способен сделать исследование мозга массовым — в школах, клиниках, даже дома. 

Её открытый проект SpecklesAI на GitHub — редкий пример прозрачности в настолько конкурентной сфере. «Мы хотели, чтобы другие могли на этом строить, — говорит Сигал. — Наука движется быстрее, когда ею делятся». 

Перспективы уходят далеко за пределы медицины. 

Фотонные интерфейсы мозг — компьютер, ещё недавно считавшиеся фантастикой, становятся реальностью. 

Если мысли можно будет расшифровывать не через электроды, а через свет, — значит, возможно наладить общение с парализованными пациентами или создать форму «тихого» диалога человека и машины.

Изобретатель на грани возможного 

Работы Натальи Сигал соединяют дисциплины с редкой легкостью. 

В индустрии её патенты описывают эволюцию «умных» носимых устройств и контекстных технологий; в академии — её статьи отражают рост оптических методов, управляемых искусственным интеллектом. 

И везде сквозная тема одна — делать технологии человечнее. 

“Наталья Сигал обладает редким даром — соединять точность архитектуры AI-моделей с масштабом идей и пониманием людей”, — говорит её коллега.  

“Она исследует мир с любопытством первопроходца, с настойчивостью и аналитическим чутьём учёного, который не останавливается, пока задуманное не воплотится в реальность”. 

Именно это сочетание — точности и любопытства, видения и упорства — определяет её научный почерк. 

Следующий её шаг — ещё смелее: попытка раскодировать внутреннюю речь — не то, что мы произносим, а то, что мысленно говорим. Если это удастся, человечество получит новый способ общения с теми, кто утратил голос из-за инсульта, паралича или болезни Паркинсона: тишина сможет быть переведена в данные и услышана.

К светлому разуму 

При всей технической сложности суть эксперимента остаётся почти поэтичной: свет отражается смыслом. Каждый изменяющийся спекл несёт тонкий отпечаток понимания, узнавания, мысли. Поймать этот след потребовало не только инженерного таланта, но итихой уверенности в том, что невидимое можно сделать видимым. Мозг никогда не бывает безмолвным — нужно лишь научиться слушать его свет.

References 

Segal N., Kalyuzhner Z., Agdarov S., Beiderman Y., Beiderman Y., and Zalevsky Z. (2025). 

AI-powered remote monitoring of brain responses to clear and incomprehensible speech via speckle pattern analysis. Journal of Biomedical Optics, 30(6), 067001. 
https://doi.org/10.1117/1.JBO.30.6.067001

Читайте также: Кто был первым: Samsung или Apple?