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新技术解读大脑信号,哑巴靠意念说话

2021-7-24 未解之谜网

一名中风后瘫痪了十几年的男子,借助一个新发明的植入式设备,能够与人进行简单的沟通,每分钟大约可以表述18个单词。

参与这项实验的男子在十几年前发生中风后,四肢瘫痪,也丧失了控制和语言功能相关的肌肉的能力而变成哑巴。自那之后,他使用一套系统,通过头部的动作选择屏幕上的字母与他人沟通。通过这种方法,每分钟他平均可以表述5个单词。

加利福尼亚大学(University of California)的神经外科医生爱德华·常(Edward Chang)邀请他试用新发明的一种植入式设备,检验这个设备是否可以从他的脑电波解读出他要表达的意思。

爱德华·常移除了这名男子的一小块头骨,把一块电极贴在脑部与控制语言相关的区域——感知运动皮层(sensorimotor cortex)上。这个电极设备看起来像一张不到信用卡那么大的薄片。

之后使用一个人工智能系统,先进行解读脑电波信号和表述意思之间匹配的练习。具体的做法是,研究人员确定一套常用的单词集合,只有50个字,反复在屏幕上逐个展示。每次让男子跟着他们的指令,尝试想象自己开口表述这个单词。与此同时训练人工智能系统不断地寻找脑电波信号与表述的单词之间的匹配规律。

训练完成后,研究人员设计几个由来自这50个单词集合中几个词汇组成的简单的句子,让该男子想象自己开口表述这个句子,比如“请把我的眼镜递过来”,让人工智能系统从脑电波信号解读。

结果显示,系统解读得到的句子内单词的错误率只有25%。

瑞士日内瓦大学(University of Geneva)的神经科学家吉罗(Anne-Lise Giraud)认为这个结果很惊人。她说,失去语言功能十多年后,大脑的结构很可能已经起了变化,语言功能区域不一定能够产生语言的信号。而这个实验展示,这个区域仍然保持着组织这些信号的能力,这个结果出乎意料。

研究报告说,通过这种方式,该男子每分钟大约可以表述18个单词。

另一位同行圣地亚哥州立大学的神经科学家里斯-科尔努(Stephanie Riès-Cornou)说,使用这套系统比通过头部动作进行表述的速度提高了很多。但是,正常人说英文每分钟大约可表述120~180个单词,所以这个技术仍有很大的改善空间。

记录这项实验的报告7月15日发表于《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)。

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