Ученые научились воссоздавать воображаемые мелодии по активности мозга

В эксперименте участвовали десять пациентов с эпилепсией, которым в рамках клинического наблюдения на поверхность мозга были установлены электроды. Это позволило ученым с высокой точностью фиксировать нейронную активность. Участники сначала тихо слушали начальные такты детских песен, затем мысленно представляли, как продолжается мелодия, и в завершение напевали то, что воображали.

Анализ данных показал, что в мозговой активности содержалась информация об относительных высотах звуков в воображаемой мелодии, то есть о соотношениях между нотами. Эксперты построили модель, которая на основе этих сигналов предсказывала классы высоты звуков (вроде «до», «ре», «ми» и так далее), а не их абсолютную высоту. Такой подход оказался особенно удачным: люди зачастую узнают мелодию именно по интервальным соотношениям между нотами, даже если она звучит в другой тональности. Комбинируя прогнозы по отдельным нотам во времени, команда смогла воссоздать мелодическое движение, которое отражало структуру мысленно представляемых песен.

Сигналы мозга действительно несут сведения о высотах нот в воображаемых музыкальных фрагментах. В перспективе это открывает возможности для декодирования и других музыкальных характеристик, например, темпа и динамики. Кроме того, ученые намерены выяснить, можно ли применять аналогичные методы не только к простым, хорошо знакомым мелодиям, но и к более сложной музыке.

Особую значимость работа приобретает с точки зрения потенциальных прикладных применений. Джии Квон надеется, что в будущем подобные технологии помогут воссоздавать воображаемые мелодии не только у людей без специальной музыкальной подготовки, но и у пациентов, которые не могут озвучить свои представления, в частности, у людей с боковым амиотрофическим склерозом. В таких случаях способность считывать музыкальные образы непосредственно из мозговой активности могла бы стать важным каналом коммуникации.

Таким образом, исследование не только расширяет понимание того, как мозг кодирует музыкальные образы, но и прокладывает путь к новым нейротехнологическим решениям — от фундаментальных задач когнитивной нейронауки до практических инструментов поддержки людей с серьёзными двигательными ограничениями.