來(lái)源：生物探索

 2021-07-19 18:31

無(wú)需言語(yǔ)，用意識(shí)與外界通信并控制環(huán)境，是人類自古以來(lái)追求的夢(mèng)想。當(dāng)?shù)聡?guó)精神病學(xué)家Hans Berger 1929年首次報(bào)告了人類腦電圖活動(dòng)后，科學(xué)家們逐漸找到了將這個(gè)夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的突破口——腦機(jī)接口技術(shù)。

隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，盡管距離意識(shí)控制環(huán)境仍然十分遙遠(yuǎn)，但是用意識(shí)發(fā)聲卻逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。今年6月份，由瑞士非營(yíng)利組織Wyss生物與神經(jīng)工程中心開發(fā)的，旨在將無(wú)法說(shuō)話的肌萎縮側(cè)索硬化 (ALS) 患者的腦電波轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音的腦機(jī)接口產(chǎn)品NeuroKey獲得了歐盟CE認(rèn)證。

遺憾的是，與大多數(shù)腦機(jī)接口產(chǎn)品一樣，NeuroKey僅能通過(guò)生成元音和音素從而緩慢地拼湊單詞和句子。如果能夠研制出一款直接解碼人類神經(jīng)信號(hào)并轉(zhuǎn)化為語(yǔ)言的產(chǎn)品，對(duì)于因病失去行動(dòng)能力的癱瘓患者而言，將極大地改善其生活質(zhì)量。

7月15日，來(lái)自加州大學(xué)的科學(xué)家們?cè)趪?guó)際頂級(jí)醫(yī)學(xué)期刊NEJM上發(fā)布了一篇研究報(bào)告，指出他們已經(jīng)開發(fā)出一種讓因病癱瘓無(wú)法發(fā)聲的患者，依靠大腦信號(hào)恢復(fù)語(yǔ)言活動(dòng)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能以平均每分鐘15.2個(gè)單詞的中位速率實(shí)時(shí)解碼參與者“所想”，中位單詞錯(cuò)誤率約為25.6%。

具體而言，2019年2月，研究人員在一個(gè)因橋腦梗塞而喪失行動(dòng)能力及語(yǔ)言能力的患者的感覺運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域，植入了一個(gè)由 PMT 制造高密度皮層電圖電極陣列以及由Blackrock Microsystems 制造的經(jīng)皮連接器組合，這些神經(jīng)植入物此前均已獲得FDA批準(zhǔn)上市。

在一年半的時(shí)間里，參與者共接受了50個(gè)療程的任務(wù)訓(xùn)練，包括從50個(gè)單詞里“說(shuō)出”看到的詞匯，以及快速報(bào)告所看到的英文句子。在每個(gè)訓(xùn)練任務(wù)中，研究人員收集了大約 27 分鐘的神經(jīng)活動(dòng)數(shù)據(jù)，并使用這些數(shù)據(jù)對(duì)建立的自然語(yǔ)言模型進(jìn)行了調(diào)整。

為了測(cè)試這套模型對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的解碼性能，研究人員使用單詞錯(cuò)誤率和每分鐘解碼的單詞數(shù)兩個(gè)指標(biāo)對(duì)參與者的神經(jīng)活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。最終，這套模型捕捉到了參與者試圖生成的98%的詞匯，并且基于該模型，參與者在識(shí)別句子塊的過(guò)程中，詞匯的錯(cuò)誤率由60.5%降至了25.6%，一半以上的句子實(shí)現(xiàn)了完美解碼。

“據(jù)我們所知，這是科學(xué)界首次成功地從癱瘓、不能說(shuō)話的患者大腦活動(dòng)中直接解碼完整單詞的例子，” 該報(bào)告的主要作者、加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)外科博士Edward Chang說(shuō)，“正如我們所演示的，幫助不能說(shuō)話的人直接'發(fā)聲’意義重大，因?yàn)檫@更接近我們的日常交流方式。”

目前，研究人員正在嘗試納入更多的參與者類型以擴(kuò)大研究范圍，同時(shí)也正在擴(kuò)大詞匯量列表從而幫助提高自然語(yǔ)言模型的每分鐘識(shí)詞數(shù)。(生物谷Bioon.com

）