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自然新聞文章 新聞?消息 2024年5月13日 大腦閱讀設備在解碼“內(nèi)部語言”方面是最好的 使研究人員能夠解讀大腦信號的技術有朝一日可能會讓人們只用思想說話。 作者Miryam Naddaf 圖示顯示了邊緣上回(橙色)，這是大腦中與說話有關的一個區(qū)域。信用:我的盒子/Alamy 科學家已經(jīng)開發(fā)出可以解碼內(nèi)部語音的大腦植入物——識別兩個人在不動嘴唇或發(fā)出聲音的情況下在腦海中說出的話。 雖然這項技術還處于早期階段——它被證明只能用于少數(shù)單詞，而不能用于短語或句子——但它在未來可能會有臨床應用。 類似的腦機接口(BCI)設備將大腦中的信號翻譯成文本，對一些人來說，速度已經(jīng)達到了每分鐘62-78個單詞。但是這些技術被訓練來解釋至少部分發(fā)聲或模仿的語音。 這項發(fā)表在5月13日《自然·人類行為》雜志上的最新研究，首次通過實時記錄大腦中單個神經(jīng)元的信號，完全解碼了內(nèi)心的話語。 瑞士日內(nèi)瓦大學的神經(jīng)工程師西爾維婭·馬爾凱索蒂說:“這可能是迄今為止關于解碼想象語言的最先進的研究。”。 “這項技術對那些無法移動的人來說特別有用，”研究的合著者Sarah Wandelt說，她是一名神經(jīng)工程師，在研究完成時在帕薩迪納的加州理工學院工作?！袄?，我們可以考慮像閉鎖綜合征這樣的情況?！?span style="color: rgb(51, 51, 51); text-transform: none; text-indent: 0px; letter-spacing: normal; font-family: Arial, "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", STHeiti, "Microsoft YaHei", sans-serif; font-size: 18px; font-style: normal; font-weight: 400; word-spacing: 0px; float: none; display: inline !important; white-space: pre-line; orphans: 2; widows: 2; background-color: rgb(255, 255, 255); font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-thickness: initial; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">讀心術 研究人員在兩名脊髓損傷者的大腦中植入了微型電極陣列。他們將這些設備放置在邊緣上回（SMG）中，這是一個以前沒有在語音解碼腦機接口中探索過的大腦區(qū)域。 Marchesotti說，找出大腦中植入腦機接口的最佳位置是解碼內(nèi)部語音的關鍵挑戰(zhàn)之一。作者決定在先前研究的基礎上測量SMG中神經(jīng)元的活動。先前的研究顯示，大腦的這一部分在次聲語音和判斷單詞是否押韻等任務中非?；钴S。 在參與者的左側SMG中植入微電極陣列兩周后，研究人員開始收集數(shù)據(jù)。他們用六個詞（戰(zhàn)場、牛仔、蟒蛇、勺子、游泳和電話）和兩個無意義的偽詞（nifzig和bindip）訓練BCI?！斑@里的重點是看看意義是否是表征所必需的，”萬德爾特說。 在三天的時間里，該團隊要求每個參與者想象說出屏幕上顯示的單詞，并對每個單詞重復這一過程八次。然后，BCI將對參與者大腦活動的測量結果與計算機模型相結合，以實時預測他們的內(nèi)部言語。 對于第一個參與者，BCI捕捉到了所有單詞的不同神經(jīng)信號，并能夠以79%的準確率識別它們。但第二名參與者的解碼準確率只有23%，他們對“勺子”和“游泳”表現(xiàn)出優(yōu)先表征，并且對每個單詞都唯一活躍的神經(jīng)元較少。“邊緣上回的不同子區(qū)域可能或多或少地參與了這一過程，”萬德爾特說。 荷蘭馬斯特里赫特大學的計算神經(jīng)科學家克里斯蒂安·赫夫認為，這些結果可能凸顯了人們處理內(nèi)部言語的不同方式。“先前的研究表明，在執(zhí)行想象的任務時有不同的能力，而且控制BCI的能力也不同，”Marchesotti補充道。 作者還發(fā)現(xiàn)，當參與者說出單詞時，82–85%在內(nèi)部語音中活躍的神經(jīng)元也是活躍的。但是一些神經(jīng)元只在內(nèi)部講話時活躍，或者對特定的單詞有不同的反應。 后續(xù)步驟 盡管這項研究代表了內(nèi)部語音解碼的重大進展，但臨床應用仍有很長的路要走，許多問題仍未得到解答。 赫夫說:“內(nèi)部語音的問題是我們不知道發(fā)生了什么，也不知道它是如何被處理的。”例如，研究人員還無法確定大腦是通過語音（通過聲音）還是通過語義（通過意義）來表達內(nèi)部言語。“我認為我們需要更大的詞匯量，”赫夫說。 Marchesotti還想知道這項技術是否可以推廣到失去說話能力的人，因為兩名研究參與者能夠說話，并且大腦的說話區(qū)域完好無損?！斑@是我認為未來可以解決的問題之一，”她說。 該團隊的下一步將是測試BCI是否能夠區(qū)分字母表中的字母?！拔覀兛赡軙幸粋€內(nèi)部語音拼寫器，這將真正幫助患者拼寫單詞，”萬德爾特說。https:///10.1038/d41586-024-01424-7參考 1.萬德爾特，S. K .等人。貝哈夫。https:///10.1038/s41562-024-01867-y（2024年）。 文章 谷歌學術 |
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