神經(jīng)假體解碼大腦活動拼出句子
張夢然
英國《自然·通訊》雜志8日報告一項神經(jīng)科學(xué)最新研究，美國加利福尼亞州立大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)了一種新設(shè)備，能夠在一名失語癱瘓患者無聲地嘗試拼讀出詞匯時，解碼被試者的腦活動構(gòu)成完整句子。這些發(fā)現(xiàn)凸顯出無聲控制的語言神經(jīng)假體通過基于拼讀的方法生成句子的潛力。
神經(jīng)假體是一種替代缺失神經(jīng)系統(tǒng)功能的設(shè)備，有望為因癱瘓而無法說話或打字的患者恢復(fù)交流能力。然而，人們尚不清楚無聲地嘗試說話時，是否可用神經(jīng)假體去控制交流。
此前研究表明，一名失語癱瘓患者的假體系統(tǒng)可以解碼多達(dá)50個詞。科學(xué)家將一個由電極組成的神經(jīng)假體植入一名已癱瘓十余年的40歲男性志愿者的大腦表層，覆蓋住控制語言的區(qū)域，然后通過電腦分析他在嘗試說一些常用詞時的腦電波模式，借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法最終分辨出了50個單詞。然而，這一系統(tǒng)受限于特定詞匯表，參與者必須嘗試大聲說出這些詞，而由于癱瘓，這需要參與者付出極大的努力。
此次，同一研究團(tuán)隊新設(shè)計了一個神經(jīng)假體，可以將腦活動轉(zhuǎn)譯為單個字母，實(shí)時拼出完整句子，團(tuán)隊展示了在一名患者身上的應(yīng)用，這位患者由于聲帶和肢體嚴(yán)重癱瘓而交流受限。團(tuán)隊通過解碼與音標(biāo)相關(guān)的腦活動，將此前方法拓展出了更大的詞匯量。
在測試中，參與者嘗試無聲地說出每個字母發(fā)音時，這一設(shè)備能夠解碼參與者的腦活動，從一個1152詞的詞匯表里，以每分鐘29.4個字符的速度生成句子，平均字符錯誤率是6.13%。在進(jìn)一步實(shí)驗中，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)這一方法可推廣至含有超過9000詞的詞匯表中，平均錯誤率為8.23%。
這些結(jié)果表明，基于拼讀方法、利用語音編碼詞匯生成句子的無聲控制語言神經(jīng)假體具有相當(dāng)潛力，但還需進(jìn)一步工作表明該方法是否能在更多患者中重復(fù)。
總編輯圈點(diǎn)
肢體嚴(yán)重癱瘓的痛苦既包括行動受限，也包括交流受限。面臨同等痛苦的，還有聲帶嚴(yán)重受損的患者。但理論上講，一個人只要大腦神經(jīng)活動還在，科學(xué)家們就有可能恢復(fù)其交流能力。在本文中，神經(jīng)假體已初步實(shí)現(xiàn)了這一功能：患者無聲地嘗試說話，假體幫助“翻譯”成句子。這無疑是那些深陷孤獨(dú)深淵的患者們改善生活質(zhì)量的巨大希望，所有人都期待著，它能在更多患者中達(dá)到同樣或更好的效果。
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