發布時間: 2025-04-11 12:26

人工智能和腦機接口將思維轉化為近乎實時的語音

突破性的腦機接口使用人工智能幫助中風幸存者說話。

壹個重要的神經科學裏程碑已經實現，可能有壹天會幫助癱瘓、神經系統疾病、腦和脊髓損傷等患者。加州大學伯克利分校和加州大學舊金山分校（UCSF）的研究人員在《自然神經科學》雜誌上公布了壹項關於人工智能（AI）和腦機接口（BCI）交叉的新同行評議研究。壹組科學家使用人工智能驅動的腦機接口解決方案，使壹位名叫安的嚴重癱瘓婦女能夠更自然地使用她的想法說話，該解決方案將她的大腦活動以近乎實時的速度轉化為合成語音。

通訊作者加州大學舊金山分校教授兼神經外科醫生Edward Chang和加州大學伯克利分校教授Gopala Anumanchipali寫道：“我們的研究結果引入了壹種言語神經假體範式，以恢復癱瘓患者的自然口語交流。”。

根據該研究的報告摘要，參與者是壹名女性腦幹卒中幸存者，患有痙攣性四肢癱瘓（也稱為四肢癱瘓）和無關節炎。當大腦血管破裂或血液供應受阻時，就會發生中風。根據加州大學舊金山分校的壹份新聞稿，在2005年中風之前，安在壹所加拿大高中教數學。

四肢無力是指雙臂和雙腿的肌肉無力，這會限制運動和活動能力。四肢癱和四肢癱瘓（也稱為四肢癱瘓）是影響雙臂和雙腿的疾病。主要區別在於四肢癱瘓是完全癱瘓，根本沒有感覺能力，也沒有移動雙臂和雙腿的能力。根據《意識神經病學》第二版的說法，Anarthria是壹種由嚴重的運動語言障礙引起的疾病，導致完全喪失發音能力。

腦幹位於人腦的底部，連接脊髓和大腦，其圓柱形形狀有點像植物莖。它的神經解剖學由三部分組成：延髓、腦橋和中腦。延髓位於腦幹底部，有助於將信號從脊髓傳輸到大腦，以調節呼吸、吞咽、血壓、心律、心率、呼吸、平衡、咳嗽、打噴嚏、嘔吐和其他功能等重要活動。Pons在拉丁語中意為“橋”；16世紀意大利神經解剖學家Costanzo Varolio指出，它的形狀類似於威尼斯運河上的壹座橋。橋腦連接延髓和中腦。它包含許多神經，這些神經是連接左右腦以及小腦與大腦的重要紐帶，在調節感覺輸入、味覺、唾液分泌、面部表情和感覺、平衡、眼球運動、呼吸和其他活動方面發揮作用。中腦的主要作用位於大腦皮層和後腦之間，位於腦幹的頂部，在溫度控制、視覺、聽覺、喚醒狀態和運動功能中發揮作用。中腦在大腦皮層和丘腦以及脊髓和腦橋之間傳遞運動和感覺功能的神經沖動。

根據加州大學伯克利分校的壹份新聞稿，安也是該團隊之前於2023年發表的腦機接口研究的參與者。在臨床試驗開始時，安47歲，在該試驗中，壹個帶有253個電極的皮層電圖（ECoG）記錄裝置被植入她的大腦，作為捕捉大腦活動的神經接口。根據ECoG-BMI運動和言語控制（BRAVO）的臨床試驗數據，腦機接口解決方案由PMT硬膜下皮層電極結合Blackrock NeuroPort陣列和NeuroPort系統組成。

在這項新的研究中，研究小組使用了來自言語感覺運動皮層的安大腦活動數據的記錄。研究人員創建了人工智能深度學習循環神經網絡模型來解碼流動的大腦活動。據加州大學伯克利分校稱，該團隊發現，他們的解決方案不僅可以在壹秒鐘內傳輸可理解的語音，而且可以與侵入性微電極陣列（MEA）和非侵入性記錄（sEMG）面部傳感器壹起使用。

參與這項具有裏程碑意義的神經科學研究的其他研究人員包括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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