植入设备允许一个人将他的大脑信号翻译成书面文字。
中风后瘫痪并失去说话能力的人现在可以使用一种系统进行交流，该系统将大脑的电信号转换为单个字母，使他能够实时制作整个单词和句子。
根据周二（11 月 8 日）发表在《华尔街日报》上的一份新报告，为了使用从植入大脑中的电极接收信号的设备，该男子默默地尝试说出代表字母表中 26 个字母的密码词自然通讯。这些暗语来自北约拼音字母表，其中“alpha”代表字母A，“bravo”代表字母B，依此类推。
“北约语音字母表是为通过嘈杂的渠道进行交流而开发的，”该研究的第一作者、加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校生物工程研究生项目的博士生肖恩·梅茨格 (Sean Metzger)，说。 “这就是我们所处的情况，我们处于这种嘈杂的神经记录环境中。”研究人员最初尝试使用单个字母而不是密码词，但他们的系统难以区分语音上相似的字母，例如 B、D、P 和 G。
通过默默说出北约密码词，用户产生大脑活动，然后可以通过算法解码这些活动，这些算法将预期的字母拼凑在一起，并在单词之间插入空格。 为了结束一个句子，用户尝试挤压他们的右手； 这会产生独特的大脑活动，告诉设备停止解码。
在最近的测试中，该男子可以以每分钟 29.4 个字符或大约每分钟 7 个单词的速度从 1,150 多个单词的词汇中生成句子。解码设备在将他的大脑活动翻译成字母时偶尔会出错，显示中位数字符错误率为 6.13%。
这标志着该系统先前测试的改进，该测试在《新英格兰医学杂志》2021 年的一份报告中进行了描述。在该测试中，该男子通过尝试从一组 50 个单词的词汇中大声说出整个单词来构建句子。该设备每分钟可以解码约 18 个单词，中位准确度为 75%，最高准确度为 93%。
Metzger 说，“这很棒，但也很有限”，就词汇而言，用户试图大声说出这些词。该系统的最新试用表明，该系统仍然在无声状态下工作，并且通过使用拼写方法，用户可以大大扩展可用词汇量。 Metzger 解释说，在未来，这两种方法可以很容易地结合起来：用户可以依靠全词解码器来快速生成常用词，并且他们可以使用单字母解码器来拼出不常用的词。
这两项研究中的男性都是在加州大学旧金山分校进行的手臂和语音脑机接口恢复 (BRAVO) 试验的第一位参与者。该试验对因中风、肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 和肌肉萎缩症等疾病而失去显着言语和运动控制的成年人开放。
在 20 岁时，参与者发生了严重的中风，导致血液流向称为脑桥的脑干部分。这种结构充当了大脑和脊髓之间的桥梁，在中风之后，参与者失去了移动头部、颈部和四肢的大部分能力，以及产生清晰言语的所有能力。一般而言，该人现在通过使用其有限的头部活动来使用物理指针或头部控制的光标选择屏幕上的字母来进行交流。
这名男子在 36 岁时进入了 BRAVO 试验，当时他接受了手术，在他的大脑表面铺设了一个由 128 个电极组成的网。至关重要的是，这些电极位于起皱的大脑皮层的顶部，该区域控制着声道的肌肉，指示它们移动，从而产生特定的声音。它还涵盖了与移动手有关的大脑区域。
目前，要连接到解码器，试验参与者必须通过一个穿过头皮皮肤的端口物理插入设备。 Metzger 说，理想情况下，未来该系统将完全是无线的。
为了校准解码器，研究人员提示参与者默默地尝试说出每个北约密码词，并练习尝试挤压他的右手。及时，他们还让他拼写任意单词并逐字逐句抄写整个句子。最终，在对该系统进行了大约 11 个小时的培训后，该男子可以拼出自己的原始句子并给出特定问题的答案。
该系统的一个限制是为每个字母分配了 2.5 秒的时间窗口。在那段时间里，用户默默说出一个密码字，系统就会记录和解码产生的大脑信号。 Metzger 说，缩小时间窗口并使解码速度更加灵活将是提高系统速度的关键。
德克萨斯大学语音、语言、听力科学和神经病学系副教授王军说，虽然这项新研究只包括一名参与者，但它“仍然是一项突破性研究”。在奥斯汀。王在一封电子邮件中说，需要更多的研究来了解相同的方法是否适用于其他患者，或者是否需要对每个人进行一些调整。
王说，为了适合日常使用，此类设备需要便于患者及其护理人员在没有帮助的情况下操作，并且需要与其他计算机软件交互。他说，这项技术对处于锁定状态的患者特别有用，他们几乎完全瘫痪，但保留了所有的认知功能和一些移动眼睛的能力。