科学家首次通过微型植入脑传感器实现脑控语言

supercell 11月 06, 2023 3.47k 浏览 0

许多患者患有运动障碍，如ALS（肌萎缩侧索硬化症）或闭锁综合症，这会损害他们的说话能力。目前允许他们进行通信的工具通常非常缓慢且繁琐。想象一下以半速听有声读物。这是目前可用的最佳语音解码速率，约为每分钟78个单词。然而，人们每分钟说大约150个单词。说出和解码的语速之间的滞后部分是由于可以融合到大脑表面的纸薄材料上的大脑活动传感器相对较少。传感器越少，提供的可解读信息就越少。

为了改善过去的局限性，研究人员一直在努力寻找新的方法和工具来改善运动障碍患者的通信能力。新研究旨在解决当前通信工具的局限性。

杜克大学的神经科学家、神经外科医生和工程师合作开发了一种脑植入设备，可以将人的脑信号转化为他们想要说的话。这一创新设备有望帮助因神经系统疾病而无法说话的人通过脑机接口恢复交流能力。这项新技术于 11 月 6 日发表在《自然通讯》上。

在这个项目中，研究团队将256个微型大脑传感器封装在一张邮票大小的柔性医用级塑料上。团队使用256个脑传感器捕捉和区分相邻脑细胞的信号，从而准确预测意图表达的语言。

研究人员招募了四名患者测试植入物。该实验要求研究人员将该设备暂时放置在因其他疾病（例如治疗帕金森病或切除肿瘤）而接受脑部手术的患者体内。

参与研究的患者进行了一个简单的聆听和重复活动，参与者听到一系列无意义的单词，如“ava”、“kug”或“vip”，然后大声说出每个单词。该设备记录了每个患者言语运动皮层的活动，因为它协调了近 100 块移动嘴唇、舌头、下巴和喉部的肌肉。

团队使用机器学习算法分析神经和语音数据，并根据脑活动记录预测正在发出的声音。

总体而言，解码器的准确率为 40%。在某些情况下，解码器在给定无意义单词中作为第一个声音的情况下，准确率达到84%。该研究中使用的语音解码算法仅使用了15分钟测试中的90秒口语数据。

该团队已获得美国国立卫生研究院的240万美元资助，用于开发无线版本的设备。

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