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      國際研發出最新腦機接口裝置 可幫助嚴重癱瘓人群恢復溝通能力

      孫自法 發布時間:2023-08-25 09:05:00來源: 中國新聞網

        中新網北京8月24日電 (記者 孫自法)國際著名學術期刊《自然》最新發表兩篇論文神經科學論文,研究人員報告研發出新的腦機接口裝置(BCI),能夠比現有技術更迅速、更準確且覆蓋更大詞匯量地將大腦活動解碼為語言。該研究結果展示旨在幫助嚴重癱瘓人群恢復溝通能力的技術的進步。

        據論文介紹,患有神經系統疾病(包括腦干中風或肌萎縮性側索硬化癥)的人往往因肌肉癱瘓而喪失語言能力。過往研究表明可以從癱瘓患者的大腦活動中解碼出語言,但只能以文字形式輸出,且速度、準確性和詞匯量都較為有限。

        其中一篇論文研究中,美國斯坦福大學Francis Willett和同事開發出一種腦機接口裝置,可以通過插入大腦的細電極陣列收集單個細胞的神經活動,并訓練人工神經網絡來解碼病人試圖進行的發聲。在該裝置的幫助下,一名肌萎縮性側索硬化癥病人可以以每分鐘62個詞的速度進行交流,這一速度是此前類似裝置的3.4倍,進一步接近了自然對話的速度(每分鐘約160個詞)。該裝置在50個單詞的詞匯量下錯誤率為9.1%,比此前最先進的語言腦機接口裝置低2.7倍。在使用12500詞匯量時,該裝置錯誤率為23.8%,論文作者認為,這可能是有研究首次成功演示大詞匯量的解碼。

        在另一篇論文研究中,美國加州大學舊金山分校Edward Chang和同事開發出一種基于不同方法獲取大腦活動的裝置,該裝置的電極覆蓋在大腦表面并偵測許多細胞的活動。這種腦機接口裝置可以將大腦信號同時轉化為三種輸出形式:文字、語音和控制一個頭像。研究人員訓練了一個深度學習模型,來解碼從一名因腦干中風而嚴重癱瘓的患者那里收集到的神經數據,收集數據時病人試圖無聲地說出句子。腦信號到文字的轉譯速度中位數為每分鐘78個詞(錯誤率為25%);大腦信號轉譯為語音時,372詞匯量下錯誤率為28.2%,詞匯量越小,錯誤率越低。該裝置還能將神經活動轉譯為面部表情,以動畫頭像的形式呈現。綜上所述,這種多模式腦機接口裝置為癱瘓病人提供了更多可能性,讓他們能夠更自然、更具表現力地進行交流。

        Willett研究小組與病人Pat在一起(攝影Steve Fisch)。施普林格·自然 供圖

        《自然》同期發表同行專家的“新聞與觀點”文章認為,這兩個腦機接口裝置“代表了神經科學和神經工程學研究的重大進步,對于緩解因癱瘓性神經損傷和疾病而失聲的人的痛苦有巨大潛力”,不過,要實現更廣泛的應用還需要進一步的工作。(完)

      (責編: 王東)

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