前沿 ｜ 严重瘫痪的人通过发送到声道的大脑信号可进行交流

UCSF

目前，严重瘫痪的人已经能够使用一种新型的技术进行交流啦。据悉，这种技术可以将大脑发出的信号直接转换成屏幕上显示的文字。该技术由加州大学旧金山分校的研究人员开发，是一种更为自然的方式，帮助严重瘫痪的失语患者重新恢复交流能力。

到目前为止，神经假体技术只允许瘫痪用户一次只打出一个字母，这个过程可能既慢又费力。它还利用了大脑中控制手臂或手的部分，这个系统对受试者来说不一定是直观的。

近年来，脑机接口（BCI）研究吸引了越来越多科研机构和科技企业的兴趣，也相继出现了很多令人瞩目的技术成果，如脑机接口公司 Neuralink 先后在猪、猴子等体内植入脑机接口设备、斯坦福大学脑机接口设备让瘫痪患者实现意念写字等。这些成果都为瘫痪患者重新与世界进行交互提供了新的希望。

USCF系统使用的是一种植入物，它直接植入大脑中专门用来说话的部分。这样，受试者可以在大脑中激活他们通常用来说一个单词的大脑模式，系统可以将整个单词而不是单个字母翻译到屏幕上。

为了帮助发挥作用，言语正常的患者自愿让他们的大脑记录进行与言语相关的活动分析。然后，研究人员能够分析这些模式，并开发新的方法来实时解码，使用统计语言模型来提高准确性。

然而，研究小组仍然不确定，在瘫痪多年的病人中，控制声道的大脑信号是否仍然完好无损。为此，他们招募了一名匿名参与者（称为Bravo1），他们与研究人员合作，创造了一个50个单词的词汇表，研究小组可以使用先进的计算机算法来破译。其中包括“水”、“家庭”和“好”等词，足以让患者创造出数百个适用于日常生活的句子。研究小组还使用了一种类似于消费者语音识别应用程序的“自动校正”功能。

为了测试这个系统，研究小组让患者Bravo1回答诸如“你今天怎么样？”和“你想喝点水吗？”之类的问题，然后患者试图说的话出现在屏幕上，分别是“我很好”和“不，我不渴”。

该系统能够以每分钟18个单词的速度解码他们的语音，准确率为93%，平均准确率为75%。与正常语音每分钟200个单词的速度相比，这听起来可能不太好，但比以前的神经假肢系统的速度要好得多了。

“据我们所知，这是第一次成功地从瘫痪和不能说话的人的大脑活动中直接解码完整单词的演示，”加州大学旧金山分校神经外科主任、该研究资深作者、医学博士Edward Chang说，“它显示出了，通过利用大脑的自然语言机制来恢复交流的强大前景。”

研究小组说，这项试验证明了这种新型“言语神经假体”的原理。下一步，他们计划扩大试验范围，让更多的参与者加入进来，同时努力增加词汇量，提高说话速度。

来源：IEEE电气电子工程师