AI+腦機接口，讓癱瘓失語(yǔ)者通過(guò)意念實(shí)時(shí)“說(shuō)話(huà)”

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來(lái)源：生物世界

2025-04-01

2025年3月31日，加州大學(xué)兩團隊合作在Nature Neuroscience發(fā)表研究，開(kāi)發(fā)新型腦機接口設備，可將癱瘓失語(yǔ)患者大腦想象言語(yǔ)實(shí)時(shí)轉化為聲音輸出，有望恢復其自然言語(yǔ)交流能力。

自然的口語(yǔ)交流是瞬間完成的。超過(guò)幾秒鐘的言語(yǔ)遲緩就會(huì )打斷對話(huà)的自然流暢。這使得癱瘓者難以參與有意義的對話(huà)，從而可能會(huì )導致他們產(chǎn)生孤立和沮喪的感覺(jué)。

近年來(lái)，腦機接口（BCI）領(lǐng)域取得了許多突破性進(jìn)展，例如，2023 年 8 月，加州大學(xué)舊金山分校張復倫（Edward Chang）團隊在 Nature 期刊發(fā)表論文【1】，通過(guò)新型腦機接口（BCI），將因腦干中風(fēng)而嚴重癱瘓的患者在大腦中嘗試的無(wú)聲說(shuō)話(huà)轉化為文字、語(yǔ)音和圖像，從而幫助嚴重癱瘓者恢復溝通能力。

然而，這種面相言語(yǔ)的腦機接口一般在患者嘗試無(wú)聲說(shuō)話(huà)與計算機輸出之間會(huì )有幾秒鐘的延遲，這種延遲會(huì )在聆聽(tīng)者與患者之間造成交流不暢和困擾。而一個(gè)實(shí)時(shí)系統有望恢復自然對話(huà)交流，或能提高失語(yǔ)患者的生活質(zhì)量。

2025年3月31日，加州大學(xué)舊金山分校張復倫團隊與加州大學(xué)伯克利分校 Gopala Anumanchipalli 團隊合作，在 Nature Neuroscience 期刊發(fā)表了題為：A streaming brain-to-voice neuroprosthesis to restore naturalistic communication 的研究論文。

該研究開(kāi)發(fā)了一種新型腦機接口設備，在 AI 模型訓練的幫助下，能夠將癱瘓失語(yǔ)患者大腦中想象的言語(yǔ)活動(dòng)實(shí)時(shí)轉換成他的聲音輸出，從而幫助失語(yǔ)者恢復實(shí)時(shí)流暢交流的能力。

研究引入

在這項研究中，研究體開(kāi)發(fā)了一款無(wú)聲腦機接口，并作為一個(gè)臨床試驗的一部分，將它植入了一名 47 歲的四肢麻痹（四肢和軀干癱瘓）女性患者的大腦中，這名女性在一次中風(fēng)發(fā)作后已有 18 年無(wú)法說(shuō)話(huà)或發(fā)聲。

研究團隊讓她在大腦中用意念講出包含 1024 個(gè)獨特詞匯的完整句子，同時(shí)用她的大腦活動(dòng)訓練了一個(gè)深度學(xué)習神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，這些大腦活動(dòng)利用植入該患者言語(yǔ)感覺(jué)運動(dòng)皮質(zhì)的電極進(jìn)行記錄。

研究團隊隨后使用該模型以 80 毫秒遞增的速度解碼在線(xiàn)語(yǔ)音，與受試者的發(fā)聲意圖同步，再生成用受試者受傷前說(shuō)話(huà)片段訓練的模擬她聲音的音頻。這個(gè)腦機接口還可以推廣至該受試者訓練中沒(méi)有接觸過(guò)的詞匯，而且，該設備可以連續不間斷使用，而不是每次運行幾秒。

研究引入