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科学家开发出“言语神经假体” 使重度瘫痪的人能够用句子进行交流

科学 | 感谢投递 2021-07-15 141

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这项创新的新技术与之前为帮助瘫痪患者说话而设计的脑机接口不同。该设备不是让人在屏幕上指挥光标来拼出单词,而是跟踪控制发声系统的区域的大脑活动。因此,尽管瘫痪的受试者可能失去了真正移动嘴巴和发声的能力,他们的大脑仍然可以尝试将这些独特的信号发送到下巴和喉部等地方。

研究高级作者Edward Chang说:“通过‘讲话’,我们通常以非常高的速度交流信息,每分钟可达150或200字。像我们在这里所做的那样,直接使用文字,有很大的优势,因为它更接近于我们通常的说话方式。”

发表在《新英格兰医学杂志》上的这项新研究描述了第一个测试这种实验性植入物的人。该受试者15年前中风,只能通过在屏幕上用连接在棒球帽上的指针打出单词来交流。研究人员成功开发出一种“言语神经假体”,使这位重度瘫痪的人能够用句子进行交流。

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研究人员通过手术将高密度电极阵列植入受试者的语言运动皮层上。然后,在几个月的时间里,大脑活动被记录下来,将特定信号与50个单词的词汇联系起来。然后,定制的神经网络模型被训练成能够识别大脑活动,并在思考时实时识别这些单词。

这些早期测试表明,该男子用完整的句子回应了研究人员的询问。诸如 “你想喝水吗?”这样的问题之后,该男子的回答是:“不,我不渴。”

“我们很高兴看到对各种有意义的句子的准确解码,”这项新研究的主要作者David Moses说。“我们已经表明,以这种方式促进交流实际上是可能的,而且它有可能在对话环境中使用。”

这个最初的概念验证测试并没有提供闪电般的速度结果。植入物目前每分钟可以解码大约18个单词。而且准确率中位数只有75%,所以还有很大的改进空间。

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Moses说,算法的改进可以提高该设备的准确性和速度。一种 “自动更正”功能被纳入了这项早期测试中,显示了该系统如何通过计算机学习和预测一个人的意思来改进。

随着更多参与者的加入,该试验将被扩大。研究人员还希望在该系统的词汇量的基础上,加快解码语音的速度。

Edward表示:“据我们所知,这是第一次成功地展示了从瘫痪和不能说话的人的大脑活动中直接解码完整的词语。它显示了通过利用大脑的自然语言机制来恢复交流的强大前景。”

这项新研究发表在《新英格兰医学杂志》上。


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