美國加州大學(xué)戴維斯分校健康中心開發(fā)出一款新型腦機(jī)接口(BCI),可將腦信號轉(zhuǎn)化為語音,準(zhǔn)確率高達(dá)97%,是目前同類系統(tǒng)中最高的。該團(tuán)隊在一名因肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS,俗稱漸凍癥)而語言能力嚴(yán)重受損的男子大腦中植入了傳感器。啟動該系統(tǒng)后,該男子在幾分鐘內(nèi)就能說出自己想要說的話。相關(guān)研究15日發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上。
這款腦機(jī)接口旨在幫助那些因神經(jīng)系統(tǒng)疾病而無法說話的人恢復(fù)語言交流能力,它可解讀用戶說話時的腦信號,并將其轉(zhuǎn)換成由計算機(jī)朗讀的文本。
研究團(tuán)隊招募了一名45歲的ALS患者參加臨床試驗(yàn)。該名患者的癥狀是手臂和腿部無力,言語也很難理解。
2023年7月,團(tuán)隊向該名患者植入了專用的BCI設(shè)備。4個微電極陣列放入左中央前回,這是大腦中負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)言語的區(qū)域。這些陣列可以記錄來自256個皮質(zhì)電極的大腦活動。
患者在提示式和即興對話環(huán)境中都使用了該系統(tǒng)。在這兩種情況下,語音解碼都能實(shí)時進(jìn)行,解碼后的單詞快速顯示在屏幕上,系統(tǒng)也會不斷更新以保證其準(zhǔn)確運(yùn)行。研究團(tuán)隊還對軟件合成的聲音進(jìn)行了訓(xùn)練,使用的正是患者之前的聲音樣本,這使計算機(jī)在大聲“朗讀”患者所想的單詞時,聽起來完全就像患者得病之前的聲音。
試驗(yàn)顯示,在第一次語音數(shù)據(jù)訓(xùn)練中,該系統(tǒng)花了30分鐘,以50個詞的詞匯量實(shí)現(xiàn)了99.6%的準(zhǔn)確率。在第二次訓(xùn)練中,潛在詞匯量增加到125000個單詞。僅用1.4小時的額外訓(xùn)練數(shù)據(jù),BCI就在這個大大擴(kuò)展的詞匯量下實(shí)現(xiàn)了90.2%的準(zhǔn)確率。在繼續(xù)收集數(shù)據(jù)后,BCI的準(zhǔn)確率仍保持在97.5%。
【總編輯圈點(diǎn)】
ALS“凍住”的其實(shí)是人們控制全身運(yùn)動的神經(jīng)細(xì)胞,因此患者會逐漸喪失站立、行走的能力,也會失去對說話肌肉的控制。腦機(jī)接口技術(shù)在近兩年不斷更迭,給了ALS患者重新“說話”的機(jī)會。此外,腦機(jī)接口在恢復(fù)運(yùn)動和刺激神經(jīng)方面也有重要用途。人們期待看到該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用,甚至出現(xiàn)消費(fèi)級腦機(jī)產(chǎn)品。但在此之前,這一領(lǐng)域腦電信息采集的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定,還需格外慎重。
(責(zé)任編輯:華康)