腦機接口重大進展！腦外層植入電極連接電腦，AI模仿聲音，患者能“說話”了！

一項最新研究表明，在人工智能技術的加持下，腦機接口技術取得重大進展。

加州大學戴維斯分校醫(yī)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，破譯他想說的話。研究人員發(fā)現，治療結果超出了預期，為植入式語言解碼器（implanted speech decoder）設定了新的標桿，并展示了這些設備對有語言障礙的人潛在的強大作用。

ALS是一種影響神經系統(tǒng)的進行性神經退行性疾病。它影響控制自愿肌肉運動的神經細胞（運動神經元），導致肌肉逐漸衰弱和萎縮，最終使患者失去行走、說話、吞咽甚至呼吸的能力。隨著疾病的發(fā)展，控制說話和吞咽的肌肉逐漸受損，導致說話含糊不清，而且手部肌肉的無力和萎縮也讓患者難以用文字表達自己，最終導致言語能力退化。

媒體報道，Harrell的治療團隊通過手術在他大腦的外層植入了四個電極陣列，這些陣列看起來像微小的釘床。這比之前在另一項研究中對ALS患者語言區(qū)域植入的數量多了一倍。每個陣列的64個探針捕捉到了Harrell試圖移動嘴唇、下巴和舌頭說話時，神經元發(fā)出的電信號。

手術后三周，研究者成功將植入設備通過連接到Harrell頭骨上兩個金屬柱子的連接線，連接到一排計算機上。

僅僅在計算機短暫地學習了Harrell的講話后，這套裝置就開始以99.6%的準確率記錄他想通過50個詞匯表達的內容。

研究者表示，這套設備實際上是繞過了Harrell的疾病，不依賴于他衰弱的面部肌肉，而是依賴于他大腦運動皮層中最初制定說話指令的部分。

“關鍵創(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言的腦區(qū)，”加州大學戴維斯分校的神經科學家Sergey Stavisky說，他是這項研究的主要領導者之一。

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

隨著研究者們繼續(xù)訓練設備以識別他的聲音，設備表現得越來越好。研究報告稱，在八個月的時間里，Harrell共說出了近6,000個不同的詞匯。設備的準確率保持在97.5%。

這一成績超過了許多轉錄講話手機應用程序的準確率。這也標志著比之前的研究有了進步，因為以前的研究中，植入物的準確率約為75%，每四個詞中就有一個可能被誤解。

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

研究人員說，這一成就部分得益于像ChatGPT這樣的語言工具所使用的人工智能模型。在任何給定時刻，Harrell的植入物會拾取一組神經元的活動，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詞，并將一串詞聚合成一個句子，選擇它們認為最有可能與Harrell試圖說的內容相符的輸出。

不過，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的言語能力雖然已經退化，但并沒有消失。而且，盡管這套技術作用顯著，但成本昂貴的同時絕大多數保險無法覆蓋，普通人無法負擔。