据英国《金融时报》网站8月14日报道,美国加利福尼亚州的科学家研制出他们声称的第一个能够解码并以声音呈现大脑内部言语(即失语的瘫痪患者大脑中所想象词语)的大脑植入体。

研究人员此前曾通过捕捉失语患者在试图运动口腔、舌头、嘴唇和声带时的大脑运动皮层信号,来让他们发出声音。现在,斯坦福大学的研究团队成功绕过了患者必需尝试物理发声的环节。

《细胞》杂志发表了介绍该研究的论文。论文第一作者、斯坦福大学的埃琳·孔兹说:“这是我们第一次成功地理解当人们想要说话时大脑活动呈现的状态。对于那些存在严重语言和运动障碍的人们来说,能解码内部言语的脑机接口装置可帮助他们以更容易和更自然的方式与人交流。”

密集的脑机接口研发活动正在私营部门和学术界广泛展开,旨在增强残障者的沟通和行动能力。在脑机接口初创公司Merge本周宣布成立之后,对这一领域的投资势必进一步增加。该公司获得萨姆·奥尔特曼的开放人工智能研究中心支持并将与埃隆·马斯克的“神经连接”公司竞争。

四名因肌萎缩侧索硬化症(ALS)或脑干卒中而严重瘫痪的患者参加了斯坦福大学的这项研究。孔兹说,其中一名患者只能通过眼睛与人交流,上下移动瞳孔表示“是”,从右向左移动瞳孔表示“否”。

在“大脑之门”脑机接口联盟的电极阵列植入他们控制语言功能的大脑运动皮层后,他们被要求尝试说话或默默地在脑海中想象一组词语。随后,研究人员对人工智能模型进行训练,以识别与作为语音单位的个体音素相关联的神经活动模式,并把它们组合成为完整的句子。

想象中的语言在大脑运动皮层产生的活动模式与尝试说话时有相似之处,但也存在明显差异。这些内部言语信号较为微弱,但可辨别程度在实时情况下足以实现高达74%的解码准确率。

斯坦福大学神经外科学助理教授弗兰克·威利特说,这种解码技术的可靠性足以证明,随着植入体硬件和识别软件的进步,“未来的系统仅借助内部言语就可以恢复流利、快速和令人舒适的语言能力”。

研究中的一个重要发现是,脑机接口可能捕捉到研究对象并未被要求想象说出的某些内部言语,例如当他们在数屏幕上的图形时脑海中浮现出的数字。这引发了有关在违背用户愿望的情况下泄露私密想法的问题。

为保护隐私,斯坦福团队验证了一套密码保护系统,以防止脑机接口在未经使用者通过想象一组密码开启系统的情况下对内部言语进行解码。在这项研究中,密码短语“乒乒乓乓”对于防止非自愿解码私密想法实现了98%的成功率。

威利特说:“这项研究给我们带来了真正的希望,有朝一日,语言脑机接口可以让失语者恢复与正常人一样流利、自然和令人舒适的语言沟通能力。”