腦機接口重大進(jìn)展！腦外層植入電極連接電腦，AI模仿聲音，患者能“說(shuō)話(huà)”了！

一項最新研究表明，在人工智能技術(shù)的加持下，腦機接口技術(shù)取得重大進(jìn)展。

加州大學(xué)戴維斯分校醫生為一位肌萎縮性側索硬化癥（ALS）患者Casey Harrell的腦部外層植入了電極，破譯他想說(shuō)的話(huà)。研究人員發(fā)現，治療結果超出了預期，為植入式語(yǔ)言解碼器（implanted speech decoder）設定了新的標桿，并展示了這些設備對有語(yǔ)言障礙的人潛在的強大作用。

ALS是一種影響神經(jīng)系統的進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病。它影響控制自愿肌肉運動(dòng)的神經(jīng)細胞（運動(dòng)神經(jīng)元），導致肌肉逐漸衰弱和萎縮，最終使患者失去行走、說(shuō)話(huà)、吞咽甚至呼吸的能力。隨著(zhù)疾病的發(fā)展，控制說(shuō)話(huà)和吞咽的肌肉逐漸受損，導致說(shuō)話(huà)含糊不清，而且手部肌肉的無(wú)力和萎縮也讓患者難以用文字表達自己，最終導致言語(yǔ)能力退化。

媒體報道，Harrell的治療團隊通過(guò)手術(shù)在他大腦的外層植入了四個(gè)電極陣列，這些陣列看起來(lái)像微小的釘床。這比之前在另一項研究中對ALS患者語(yǔ)言區域植入的數量多了一倍。每個(gè)陣列的64個(gè)探針捕捉到了Harrell試圖移動(dòng)嘴唇、下巴和舌頭說(shuō)話(huà)時(shí)，神經(jīng)元發(fā)出的電信號。

手術(shù)后三周，研究者成功將植入設備通過(guò)連接到Harrell頭骨上兩個(gè)金屬柱子的連接線(xiàn)，連接到一排計算機上。

僅僅在計算機短暫地學(xué)習了Harrell的講話(huà)后，這套裝置就開(kāi)始以99.6%的準確率記錄他想通過(guò)50個(gè)詞匯表達的內容。

研究者表示，這套設備實(shí)際上是繞過(guò)了Harrell的疾病，不依賴(lài)于他衰弱的面部肌肉，而是依賴(lài)于他大腦運動(dòng)皮層中最初制定說(shuō)話(huà)指令的部分。

“關(guān)鍵創(chuàng )新在于將更多的陣列，非常精確地瞄準到了我們能找到的最能表達語(yǔ)言的腦區，”加州大學(xué)戴維斯分校的神經(jīng)科學(xué)家Sergey Stavisky說(shuō)，他是這項研究的主要領(lǐng)導者之一。

而在試驗的第二天，設備已經(jīng)能夠以90%的準確率覆蓋125,000個(gè)詞匯，并且首次生成了Harrell自己編寫(xiě)的句子。而且，該設備用一種非常像他自己聲音的聲音說(shuō)出了這些句子：研究人員使用播客采訪(fǎng)和其他舊錄音，使用AI深度模仿了Harrell在患病之前的聲音。

隨著(zhù)研究者們繼續訓練設備以識別他的聲音，設備表現得越來(lái)越好。研究報告稱(chēng)，在八個(gè)月的時(shí)間里，Harrell共說(shuō)出了近6,000個(gè)不同的詞匯。設備的準確率保持在97.5%。

這一成績(jì)超過(guò)了許多轉錄講話(huà)手機應用程序的準確率。這也標志著(zhù)比之前的研究有了進(jìn)步，因為以前的研究中，植入物的準確率約為75%，每四個(gè)詞中就有一個(gè)可能被誤解。

而且，與馬斯克的腦機接口Neuralink設備幫助人們在屏幕上移動(dòng)光標不同，Harrell的植入物使他能夠探索無(wú)限大和更復雜的言語(yǔ)領(lǐng)域，研究人員表示，這是一個(gè)可以讓患者每天用來(lái)與家人朋友交流的系統。

研究人員說(shuō)，這一成就部分得益于像ChatGPT這樣的語(yǔ)言工具所使用的人工智能模型。在任何給定時(shí)刻，Harrell的植入物會(huì )拾取一組神經(jīng)元的活動(dòng)，將它們的發(fā)射模式翻譯成元音或輔音的聲音單位。然后，計算機將一串這樣的聲音聚合成一個(gè)詞，并將一串詞聚合成一個(gè)句子，選擇它們認為最有可能與Harrell試圖說(shuō)的內容相符的輸出。

不過(guò)，是否同樣的植入物對更嚴重癱瘓的患者也同樣有幫助尚不清楚。因為，Harrell的言語(yǔ)能力雖然已經(jīng)退化，但并沒(méi)有消失。而且，盡管這套技術(shù)作用顯著(zhù)，但成本昂貴的同時(shí)絕大多數保險無(wú)法覆蓋，普通人無(wú)法負擔。