《自然》刊登脑机接口技术重大进展：“读心”速度和准确性前所未有

科创板日报 2023-08-25 20:05

根据国际著名学术期刊《自然》最新发表的两篇论文，科学家们开发出了新的脑机接口装置（BCI），能够以比以前更快的速度将大脑信号转化为文字，这对帮助严重瘫痪人群恢复沟通能力具有重要意义；两种不同的新的脑机接口装置分别由美国斯坦福大学团队和加州大学旧金山分校团队开发。

编辑 | 卞纯

随着全球有关脑机接口的研究迅速往前推进，瘫痪人群凭借“读心术”技术恢复沟通能力可能只是时间问题。

根据国际著名学术期刊《自然》最新发表的两篇论文，科学家们开发出了新的脑机接口装置（BCI），能够以比以前更快的速度将大脑信号转化为文字，这对帮助严重瘫痪人群恢复沟通能力具有重要意义。

患有神经系统疾病（包括脑干中风或肌萎缩性侧索硬化症）的人往往因肌肉瘫痪而丧失语言能力。过往的研究表明，可以从瘫痪者的大脑活动中解码出语言，但输出形式只能是文字，而且速度、准确性和词汇量都较为有限。

研究人员表示，与现有技术相比，新的脑机接口装置能够更快、更准确地将大脑活动解码为语言，并覆盖更大的词汇量。

▌两项研究成果

两种不同的新的脑机接口装置分别由美国斯坦福大学团队和加州大学旧金山分校团队开发。

由美国斯坦福大学团队开发的脑机接口装置，可以通过插入大脑的细电极阵列收集单个细胞的神经活动，并训练人工神经网络来解码病人想说的话。

在该装置的帮助下，一名肌萎缩性侧索硬化症病人可以以每分钟62个词的速度进行交流，这一速度是此前类似装置的3.4倍，更加接近自然对话的速度(每分钟约160个词)。

该装置在50个单词的词汇量下错误率为9.1%，比此前最先进的语言脑机接口装置低1/3。在使用12500词汇量时，该装置错误率为23.8%。

该研究的主要作者Frank Willett博士表示，这项技术仍处于概念验证阶段，尚未准备好投入商业使用，但仍代表着为失去说话能力的患者恢复快节奏沟通的“重大进步”。

在另一项研究中，加州大学旧金山分校团队开发了一种基于不同方法获取大脑活动的脑机接口装置，其电极覆盖在大脑表面并侦测许多细胞的活动。

这一装置可以将大脑信号同时以三种形式输出：文字、语音和面部表情（以动画头像的形式呈现）。

在该装置下，脑信号到文字的转译速度中位数为每分钟78个词，是此前记录的4.3倍，更加接近自然对话的速度。

研究人员表示，该装置在解码50个词汇的句子时实现了4.9%的错误率，这比之前最先进的语言脑机接口装置低1/5。当实时解码超过1000个词汇的句子时，错误率达到25%。

未来，加州大学旧金山分校团队希望创建该技术的无线版本，以便用户可以更自由地使用其语言能力，而不必始终保持与计算机的物理连接。

值得注意的是，在可能的商业化之前，这项技术还必须在更多人身上进行测试，以证明其可靠性。两个团队都希望未来进一步提高其所开发的脑机接口装置的速度和准确性。

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