脑机接口有一天可以帮助失去说话能力的患者

脑机接口有一天可以帮助失去说话能力的患者

加州理工学院的新研究表明，植入人们大脑的设备（称为脑机接口（BMI））有一天可以帮助失去说话能力的患者。 在 2022 年圣地亚哥神经科学学会会议上发表的一项新研究中，研究人员表明，他们可以使用 BMI 来准确预测四肢瘫痪的参与者只会思考哪些单词，而不会说话或模仿。

“你可能看过四肢瘫痪者使用脑机接口控制机械臂和手的视频，例如，抓起一个瓶子并喝水或吃一块巧克力，”加州理工学院理查德·安德森实验室的研究生、詹姆斯·G·博斯韦尔神经科学教授、加州理工学院陈天桥和克丽丝·陈脑机接口中心主任莎拉·万德尔特说。

“这些新结果在语言和交流领域很有前景。我们使用 BMI 来重建语言，”Wandelt 说，他在 11 月 13 日的会议上介绍了这些结果。

之前的研究通过分析参与者耳语或模仿言语时运动区域记录的大脑信号，在预测参与者的言语方面取得了一些成功。 但万德尔特解释说，预测某人的想法、内部对话要困难得多，因为没有任何动作。 “过去，尝试预测内部语音的算法只能预测三到四个单词，而且准确度较低，甚至无法实时预测，”万德尔特说道。

这项新研究在预测内部单词方面是迄今为止最准确的。 在这种情况下，大脑信号是从位于后顶叶皮层的称为边缘上回的大脑区域中的单个神经元记录的。 在之前的一项研究中，研究人员发现大脑的这个区域代表口语。

现在，该团队已将其发现扩展到内部语言。 在这项研究中，研究人员首先训练 BMI 设备来识别四肢瘫痪的参与者在内心说出或思考某些单词时产生的大脑模式。 这个训练阶段持续了大约15分钟。 然后他们在屏幕上显示一个单词，并要求参与者在内部说出这个单词。 结果表明，BMI 算法能够预测 8 个单词，准确率高达 91%。

这项工作仍处于初步阶段，但可以帮助患有脑损伤、瘫痪或影响言语的肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 等疾病的患者。

神经系统疾病可能导致随意肌完全瘫痪，使患者无法说话或移动，但仍然能够思考和推理。 对于这一人群来说，内语 BMI 将非常有帮助。”

萨拉·万德尔特 (Sarah Wandelt)，加州理工学院研究生

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安德森说：“我们之前已经证明，我们可以从人类边缘上回解码想象中的手部形状，以便进行抓握。” “解码该区域语音的能力表明植入物可以恢复人类的两种重要能力：抓握和说话。”

研究人员还指出，BMI不能用来解读人们的想法； 该设备必须在每个人的大脑中分别进行训练，并且只有当一个人专注于单词时它们才会起作用。

该研究正在向期刊提交，但尚未经过同行评审，其标题为“人类参与者单个神经元的在线内部语音解码”。 该项目由美国国立卫生研究院、陈天桥和克丽丝·陈脑机接口中心以及博斯韦尔基金会资助。 除了 Wandelt 和 Andersen 之外，加州理工学院的其他作者还包括 David Bjanes、Kelsie Pejsa、Brian Lee（博士 '06）和 Charles Liu。 Lee 和 Liu 是加州理工学院的访问学者，在南加州大学凯克医学院任教。

来源：

加州理工学院

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