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腦機接口新技術讓漸凍癥患者重新“說話”

2024-08-16 13:46:11 來源：科技日報

美國加州大學戴維斯分校健康中心開發出一款新型腦機接口(BCI)，可將腦信號轉化為語音，準確率高達97%，是目前同類系統中最高的。該團隊在一名因肌萎縮側索硬化癥(ALS，俗稱漸凍癥)而語言能力嚴重受損的男子大腦中植入了傳感器。啟動該系統后，該男子在幾分鐘內就能說出自己想要說的話。相關研究15日發表在《新英格蘭醫學雜志》上。

這款腦機接口旨在幫助那些因神經系統疾病而無法說話的人恢復語言交流能力，它可解讀用戶說話時的腦信號，并將其轉換成由計算機朗讀的文本。

研究團隊招募了一名45歲的ALS患者參加臨床試驗。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，團隊向該名患者植入了專用的BCI設備。4個微電極陣列放入左中央前回，這是大腦中負責協調言語的區域。這些陣列可以記錄來自256個皮質電極的大腦活動。

患者在提示式和即興對話環境中都使用了該系統。在這兩種情況下，語音解碼都能實時進行，解碼后的單詞快速顯示在屏幕上，系統也會不斷更新以保證其準確運行。研究團隊還對軟件合成的聲音進行了訓練，使用的正是患者之前的聲音樣本，這使計算機在大聲“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。

試驗顯示，在第一次語音數據訓練中，該系統花了30分鐘，以50個詞的詞匯量實現了99.6%的準確率。在第二次訓練中，潛在詞匯量增加到125000個單詞。僅用1.4小時的額外訓練數據，BCI就在這個大大擴展的詞匯量下實現了90.2%的準確率。在繼續收集數據后，BCI的準確率仍保持在97.5%。

【總編輯圈點】

ALS“凍住”的其實是人們控制全身運動的神經細胞，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。腦機接口技術在近兩年不斷更迭，給了ALS患者重新“說話”的機會。此外，腦機接口在恢復運動和刺激神經方面也有重要用途。人們期待看到該技術從實驗室走向臨床應用，甚至出現消費級腦機產品。但在此之前，這一領域腦電信息采集的規范和標準制定，還需格外慎重。

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