腦機(jī)接口讓失語(yǔ)者以意念準(zhǔn)確“發(fā)聲”

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《自然》23日發(fā)表的兩篇論文報(bào)告了新的腦機(jī)接口裝置，其不僅能將大腦活動(dòng)解碼為語(yǔ)言，而且比當(dāng)前所有技術(shù)都更迅速、更準(zhǔn)確且覆蓋詞匯量更大。這一成果展示了在幫助嚴(yán)重癱瘓人群恢復(fù)溝通能力方面的技術(shù)進(jìn)步。

研究進(jìn)行中。圖片來(lái)源：《自然》網(wǎng)站

由美國(guó)斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的腦機(jī)接口裝置，可以通過(guò)插入大腦的細(xì)電極陣列收集單個(gè)細(xì)胞的神經(jīng)活動(dòng)，并訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)解碼病人想說(shuō)的話。在該裝置的幫助下，一名肌萎縮性側(cè)索硬化癥病人能以每分鐘62個(gè)詞的速度進(jìn)行交流，這種語(yǔ)速是此前類似裝置的3.4倍，更加接近自然對(duì)話（每分鐘約160個(gè)詞）。該裝置在50個(gè)單詞的詞匯量下錯(cuò)誤率為9.1%，比此前最先進(jìn)的語(yǔ)言腦機(jī)接口裝置低至約1/3。在使用12500詞匯量時(shí)，錯(cuò)誤率為23.8%，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這可能是首次成功演示大詞匯量解碼的研究。

在另一項(xiàng)研究中，加州大學(xué)舊金山分校團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于不同方法獲取大腦活動(dòng)的腦機(jī)接口裝置，其電極覆蓋在大腦表面并偵測(cè)許多細(xì)胞的活動(dòng)，可以將大腦信號(hào)同時(shí)轉(zhuǎn)化為三種輸出形式：文字、語(yǔ)音和控制一個(gè)頭像。研究人員訓(xùn)練了一個(gè)深度學(xué)習(xí)模型來(lái)解碼一名患者的神經(jīng)數(shù)據(jù)，該患者因腦干中風(fēng)而嚴(yán)重癱瘓，收集數(shù)據(jù)時(shí)病人無(wú)聲地說(shuō)出句子。腦信號(hào)到文字的轉(zhuǎn)譯速度中位數(shù)為每分鐘78個(gè)詞（錯(cuò)誤率為25%）；腦信號(hào)轉(zhuǎn)譯為語(yǔ)音時(shí)，372詞匯量下錯(cuò)誤率為28.2%，詞匯量越小，錯(cuò)誤率越低。

該裝置還能將神經(jīng)活動(dòng)轉(zhuǎn)譯為面部表情，以動(dòng)畫頭像的形式呈現(xiàn)。綜上所述，這種多模式腦機(jī)接口裝置為癱瘓病人提供了更多可能性，讓他們能更自然、更具表現(xiàn)力地進(jìn)行交流。

患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病的人，往往因肌肉癱瘓而喪失語(yǔ)言能力。過(guò)往研究表明，可以從這些失語(yǔ)者的大腦活動(dòng)中解碼出語(yǔ)言，但只能以文字形式輸出，準(zhǔn)確性和詞匯量較為有限，且速度極慢，差不多“倆字兒倆字兒蹦”的程度。現(xiàn)在這兩個(gè)腦機(jī)接口裝置，實(shí)現(xiàn)了這一領(lǐng)域質(zhì)的飛躍，而只有更為流暢準(zhǔn)確的交流，才能真正緩解因癱瘓性神經(jīng)損傷和疾病而“有口難言”的痛苦。

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