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大脑植入物可以直接从人的思想中“读取”文字

科普生物 bionav 来源:科研腔 7天前 46次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码


研究人员们已经开发出了直接从大脑中“读取”单词的方法。通过大脑植入物可以将神经信号转化为外部信号,使因运动神经元疾病或其他疾病导致失语的患者能够重获交流能力。

两项研究的最新结果于 11 月 13 日在神经科学学会年会上公布,神经科学家和神经外科重症监护医师 Leigh Hochberg 说:“这些证明了大脑植入物具有恢复交流能力的非凡潜力”。

目前在沟通上需要辅助的人可以使用的设备都要通过小动作实现控制,例如眼睛注视的变化。但这些动作不是每个人都能完成的。因此,新的研究针对的是大脑活动,适用于患者除了思考而别无他法的情况。


加州理工学院的神经科学家 Sarah Wandelt 介绍道:“我们的设备直接读取神经信号,让患者只需专注于在脑海中说出一个词就将其转化为文本。”

单词相关的神经信号由植入大脑的电极检测,然后将信号翻译成文本,通过生成语音的计算机程序发音。Wandelt 和他的同事可以准确地测出颈部以下瘫痪的人在想八个词中的哪一个。这人会说两种语言,研究人员还可以识别英语和西班牙语单词。

电极在他的后顶叶皮层中获取神经细胞信号,后顶叶皮层是一个涉及语言和手部运动的大脑区域。Wandelt 介绍,那里的大脑植入物或许可以运行通常需要用手控制的设备。

由加州大学旧金山分校的神经科学家 Sean Metzger 及其同事开发的另一种方法依赖于拼写。他们通过植入一种神经假体,解码大脑活动并将其转化为单个字母以拼出句子。参与者是一位名叫 Pancho 的男子,他在车祸和中风后已经有 15 年无法说话。

大脑植入物可以直接从人的思想中“读取”文字

拼写流程示意图

(来源文献)


通过将代码字母串成单词,这个人表达了诸如“I do not want that”和“You have got to be kidding”之类的句子。当该男子试图握紧手时,拼写阶段会结束,产生一个与运动相关的神经信号,从而停止解码。研究人员在神经科学会议上提出的这些结果也于 11 月 8 日在 《Nature Communications》上发表。

大脑植入物可以直接从人的思想中“读取”文字


该系统能帮助 Pancho 每分钟表达大约 7 个单词,比他目前的通讯设备要快,但比正常说话要慢得多,说话通常是每分钟大约 150 个词。“这是我们希望有一天能达到的速度,”Metzger 说。

为了发挥作用,当前技术需要更快、更准确,且尚不清楚这些技术能否适用于更严重的语言障碍。Hochberg 表示,“这项技术仍处于早期阶段。”

许多神经系统疾病,从中风到运动神经元疾病再到闭锁综合症,都可能导致无法说话。随着这些设备和解码算法不断革新,它们将使越来越多的瘫痪患者能够通过辅助技术和个人设备更方便、有效地表达和沟通。



参考文献


1. S. Wandelt et al. Decoding speech and internal speech from populations of single units from the supramarginal gyrus in a tetraplegic human. Society for Neuroscience annual meeting. San Diego. November 14, 2022.

2. S. Metzger et al. A speech neuroprosthesis for generalizable spelling in a person with severe paralysis and anarthria. Society for Neuroscience annual meeting. San Diego. November 14, 2022.

3. 2022. S. Metzger et al.Generalizable spelling using a speech neuroprosthesis in an individual with severe limb and vocal paralysis. Nature Communications. Published online November 8, 2022. doi: 10.1038/s41467-022-33611-3.




E.N.D

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