來源： 醫(yī)學(xué)新視點　 每年有成千上萬的人因中風(fēng)、意外或疾病而失去說話能力，這對于患者來說可能是一場巨大的災(zāi)難。近年來，腦機接口、人工智能等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為這些患者帶來了重新發(fā)聲交流的希望。近日，《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（NEJM）發(fā)表了一項重磅研究，研究人員開發(fā)出了一種神經(jīng)假體（neuroprosthetic）裝置，成功地將一名癱瘓男子的腦電波“翻譯”成了完整的句子。該研究可能會改變患者的生活，讓患者獲得第二次說話的機會。 研究受試者是一名右利手男性，研究開始時36歲。他在20歲時發(fā)生了中風(fēng)，這導(dǎo)致了嚴重的痙攣性四肢癱瘓和構(gòu)音不全（經(jīng)語言病理學(xué)家和神經(jīng)科醫(yī)師確認），后者讓他無法清晰地說話。他可以發(fā)出咕噥聲和呻吟聲，但不能發(fā)出可理解的語言。他的認知功能完好，頭部、頸部和四肢運動極為有限，平時只能通過控制輔助計算機的打字接口與人溝通，他的打字速度約為每分鐘5個正確單詞或18個正確字符。 研究者通過開顱術(shù)在患者的感覺運動皮質(zhì)區(qū)域植入電極（電極陣列置于硬膜下隙內(nèi)的軟腦膜表面）。電極植入后縫合硬腦膜，替換顱骨瓣。經(jīng)皮連接器放置在對側(cè)顱骨外凸處并固定在顱骨上。經(jīng)過一系列數(shù)字信號處理系統(tǒng)，該經(jīng)皮連接器可將皮質(zhì)信號從植入的電極陣列傳輸?shù)接嬎銠C。 ▲顯示屏將一段話呈現(xiàn)給受試者，受試者會嘗試使用詞匯庫（包含50個單詞）中的單詞進行回答。同時，皮質(zhì)信號由電極陣列從腦部表面采集，并被實時處理。(圖片來源：參考文獻[1]) 在為期81周的多次測試中，研究者記錄了受試者想說單詞或句子時的神經(jīng)活動。然后利用收集的神經(jīng)活動數(shù)據(jù)來實時解碼單詞，用自然語言建模來解碼句子。經(jīng)過反復(fù)測試建立的詞庫，共包含了對患者日常生活至關(guān)重要的50個單詞。 為了測試該效果，研究者將結(jié)果反饋在電腦屏幕上（如上圖）。例如，研究者問“你今天怎么樣？”或“你要喝點水嗎？”受試者能夠回答“我非常好”或“不，我不渴”等。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究者根據(jù)受試者的皮質(zhì)活動實時解碼句子，中位解碼速度為每分鐘15.2個單詞，單詞中位錯誤率為25.6%。這意味著每4個單詞中約有3個被成功解碼。在事后分析中，在受試者嘗試說出單個單詞時，研究者對此神經(jīng)活動的檢出率高達98%，并且使用的皮質(zhì)信號，以47.1%的準確度對單詞作出分類。 論文中，研究者指出，語言解碼方法通常在單詞錯誤率降至30%以下之后即可發(fā)揮作用，而且植入裝置記錄的信號，在研究期間都很穩(wěn)定，無需頻繁重復(fù)較對即可成功解碼單詞。 作者得出結(jié)論，對于這名中風(fēng)導(dǎo)致的癱瘓合并構(gòu)音不全患者，通過機器學(xué)習(xí)和自然語言建模，可以在患者嘗試講話時，根據(jù)神經(jīng)系統(tǒng)植入裝置采集的大腦皮質(zhì)活動實時解碼單詞和句子。 注：原文有刪減 參考文獻： [1] Moses, D. A., Metzger, S. L., Liu, J. R., Anumanchipalli, G. K., Makin, J. G., Sun, P. F., ... &Chang, E. F. (2021). Neuroprosthesis for Decoding Speech in a Paralyzed Person with Anarthria. New England Journal of Medicine, 385(3), 217-227. [2] A Paralyzed Man's Brain Waves Converted to Speech in a World-First Breakthrough. Retrieved 16 JULY 2021, from https://www.sciencealert.com/scientists-have-converted-a-paralyzed-man-s-brain-waves-to-speech