脑机接口设备预测第二位病人的内部语言

导读 2022 年,该团队 报告称,一名患者成功植入了 BMI,并使用 BMI 传达了未说出口的话语。现在, 在《自然人类行为》 杂志上 ,科学家...
2024-05-27 15:02:18

2022 年,该团队 报告称,一名患者成功植入了 BMI,并使用 BMI 传达了未说出口的话语。现在, 在《自然人类行为》 杂志上 ,科学家们已经证明 BMI 在第二名人类患者身上成功发挥作用。

“我们对这些新发现非常兴奋,”加州理工学院 James G. Boswell 神经科学教授、陈天桥和雒芊芊脑机接口中心主任兼领导主席理查德·安德森 (Richard Andersen) 表示,他在加州理工学院 最近的一次公开演讲中介绍了早期的研究。“我们在第二个人身上重现了结果,这意味着这并不依赖于一个人的大脑细节或他们的植入物落在哪里。这确实更有可能在更大的人群中保持下去。”

脑机接口正在被开发和测试,以多种方式帮助患者。例如,一些研究专注于开发可以控制机械臂或机械手的脑机接口。其他研究小组通过分析参与者低声说话或模仿单词时从运动区域记录的脑信号,成功预测了参与者的讲话。但预测某人在想什么(检测他们的内心对话)要困难得多,因为它不涉及任何动作,新论文的第一作者、现为纽约曼哈塞特范斯坦医学研究所神经工程师的 Sarah Wandelt(2023 年博士)解释说。

这项新研究是迄今为止预测内部词语最准确的研究。在本研究中,大脑信号是从位于后顶叶皮层 (PPC) 的超缘回大脑区域中的单个神经元记录下来的。研究人员在 之前的研究中发现 ,这个大脑区域代表口语词语。

在目前的研究中,研究人员首先训练 BMI 设备识别两名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。这个训练期仅需约 15 分钟。然后,研究人员在屏幕上闪现一个单词,并要求参与者在内心“说出”这个词。结果表明,BMI 算法能够预测测试的八个单词,包括两个无意义的单词,对这两名参与者的平均准确率分别为 79% 和 23%。

“由于我们能够在第二个参与者的大脑特定区域 PPC 中找到这些信号,我们现在可以肯定该区域包含这些语音信号,”生物学和生物工程博士后研究员、新论文作者 David Bjanes 说道。“PPC 编码了大量不同的任务变量。你可以想象,对于一个人而言,一些单词可能与大脑中的其他变量相关联。但对于两个人而言,这种情况发生的可能性要低得多。”

这项研究仍处于初步阶段,但可以帮助患有脑损伤、瘫痪或肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 等影响言语能力的疾病的患者。“神经系统疾病可能导致随意肌完全瘫痪,导致患者无法说话或移动,但他们仍然能够思考和推理。对于这类人群,内部言语 BMI 将非常有帮助,”Wandelt 说。

研究人员指出,脑机接口不能用来读懂人们的想法;该设备需要在每个人的大脑中分别进行训练,并且只有当人们专注于特定的单词时,脑机接口才会起作用。

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