发布时间: 2025-04-11 12:15

人工智能和脑机接口将思维转化为近乎实时的语音

突破性的脑机接口使用人工智能帮助中风幸存者说话。

    一个重要的神经科学里程碑已经实现，可能有一天会帮助瘫痪、神经系统疾病、脑和脊髓损伤等患者。加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校（UCSF）的研究人员在《自然神经科学》杂志上公布了一项关于人工智能（AI）和脑机接口（BCI）交叉的新同行评议研究。一组科学家使用人工智能驱动的脑机接口解决方案，使一位名叫安的严重瘫痪妇女能够更自然地使用她的想法说话，该解决方案将她的大脑活动以近乎实时的速度转化为合成语音。

    通讯作者加州大学旧金山分校教授兼神经外科医生Edward Chang和加州大学伯克利分校教授Gopala Anumanchipali写道：“我们的研究结果引入了一种言语神经假体范式，以恢复瘫痪患者的自然口语交流。”。

    根据该研究的报告摘要，参与者是一名女性脑干卒中幸存者，患有痉挛性四肢瘫痪（也称为四肢瘫痪）和无关节炎。当大脑血管破裂或血液供应受阻时，就会发生中风。根据加州大学旧金山分校的一份新闻稿，在2005年中风之前，安在一所加拿大高中教数学。

    四肢无力是指双臂和双腿的肌肉无力，这会限制运动和活动能力。四肢瘫和四肢瘫痪（也称为四肢瘫痪）是影响双臂和双腿的疾病。主要区别在于四肢瘫痪是完全瘫痪，根本没有感觉能力，也没有移动双臂和双腿的能力。根据《意识神经病学》第二版的说法，Anarthria是一种由严重的运动语言障碍引起的疾病，导致完全丧失发音能力。

    脑干位于人脑的底部，连接脊髓和大脑，其圆柱形形状有点像植物茎。它的神经解剖学由三部分组成：延髓、脑桥和中脑。延髓位于脑干底部，有助于将信号从脊髓传输到大脑，以调节呼吸、吞咽、血压、心律、心率、呼吸、平衡、咳嗽、打喷嚏、呕吐和其他功能等重要活动。Pons在拉丁语中意为“桥”；16世纪意大利神经解剖学家Costanzo Varolio指出，它的形状类似于威尼斯运河上的一座桥。桥脑连接延髓和中脑。它包含许多神经，这些神经是连接左右脑以及小脑与大脑的重要纽带，在调节感觉输入、味觉、唾液分泌、面部表情和感觉、平衡、眼球运动、呼吸和其他活动方面发挥作用。中脑的主要作用位于大脑皮层和后脑之间，位于脑干的顶部，在温度控制、视觉、听觉、唤醒状态和运动功能中发挥作用。中脑在大脑皮层和丘脑以及脊髓和脑桥之间传递运动和感觉功能的神经冲动。

    根据加州大学伯克利分校的一份新闻稿，安也是该团队之前于2023年发表的脑机接口研究的参与者。在临床试验开始时，安47岁，在该试验中，一个带有253个电极的皮层电图（ECoG）记录装置被植入她的大脑，作为捕捉大脑活动的神经接口。根据ECoG-BMI运动和言语控制（BRAVO）的临床试验数据，脑机接口解决方案由PMT硬膜下皮层电极结合Blackrock NeuroPort阵列和NeuroPort系统组成。

在这项新的研究中，研究小组使用了来自言语感觉运动皮层的安大脑活动数据的记录。研究人员创建了人工智能深度学习循环神经网络模型来解码流动的大脑活动。据加州大学伯克利分校称，该团队发现，他们的解决方案不仅可以在一秒钟内传输可理解的语音，而且可以与侵入性微电极阵列（MEA）和非侵入性记录（sEMG）面部传感器一起使用。

    参与这项具有里程碑意义的神经科学研究的其他研究人员包括Karunesh Ganguly、Kaylo Littlejohn、Cheol Jun Cho、Jessie Liu、Alexander Silva、Bohan Yu、Vanessa R.Anderson、Cady Kurtz Miott、Samantha Brosler、Anshul Kashyap、Irina Hallinan、Adit Shah、Adelyn Tu Chan和David Moses。

Cami Rosso writes about science, technology, innovation, and leadership.

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