一名因脑干中风而严重瘫痪超过18年的女性,利用脑机接口(BCI)技术,成功地通过数字化身进行交流,这是一项突破性的进步。
这一重大突破为那些因中风和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病而失去说话能力的人带来了新的希望。
把大脑信号翻译成语音和ex压力
传统上,失去口头交流能力的人依赖于通过眼球追踪或有限的面部运动操作的费力的语音合成器。然而,这项由加州大学旧金山分校(UCSF)的研究人员开发的新技术,使用植入大脑表面的微小电极来捕获来自语言和面部表情控制区域的电信号。然后,这些信号被数字化身立即翻译成语音和面部表情。
加州大学旧金山分校首席研究员爱德华·张教授在接受《卫报》采访时表示:“我们的目标是恢复一种完整的、具体化的交流方式,这是我们与他人交谈最自然的方式。”
他补充说:“这一成就使我们离为难以自然沟通的患者提供切实可行的解决方案更近了一步。”
这一突破的核心病人是一位名叫安的47岁女性,她在脑干中风后患有严重瘫痪近20年。安的交流主要依赖于技术,使她能够煞费苦心地选择字母,将她的速度限制在每分钟14个单词。
现在,随着这项新技术的引入,安希望恢复辅导员的工作。
揭开技术的面纱
研究小组在安的大脑表面一个对语言至关重要的区域植入了一个由253个电极组成的薄如纸的矩形。电极拦截大脑信号,这些信号将控制她的舌头、下巴、喉部和面部的肌肉,如果没有中风的话。
植入后,安与研究人员合作,训练一种人工智能算法,通过重复发出不同的短语来识别她独特的大脑信号。
人工智能学会了区分39种不同的声音,并使用类似于ChatGPT的语言模型将这些信号转换成连贯的句子。
根据安婚礼当天的录音,虚拟化身的声音是根据她受伤前的讲话量身定制的。
进步与挑战
虽然这项技术是开创性的,但它并非没有缺陷。在包含超过500个短语的测试中,28%的单词被解码不准确。
此外,大脑对文本的转换速度达到了每分钟78个单词,而在自然对话中,大脑对文本的转换速度为每分钟110-150个单词。
尽管如此,专家们认为,目前的准确性、速度和复杂程度标志着一项重大进步,使这项技术实际适用于患者。
通往独立的道路
科学家和医学专家对脑机接口技术的潜力持乐观态度,强调它有可能赋予个人独立控制计算机和设备的自主权。在颅骨下植入无线版脑机接口的前景是未来至关重要的一步。
该研究的合著者、加州大学旧金山分校神经外科助理教授大卫·摩西博士在接受《卫报》采访时表示:“这项技术让人们能够自由地控制自己的电脑和手机,这将对他们的独立性和社交互动产生深远的影响。”
从本质上讲,这一突破性的成就不仅给那些失去说话能力的人带来了希望,而且还通过创新技术引入了交流可能性的新时代。