腦機(jī)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“說話”了！

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

加州大學(xué)戴維斯分校醫(yī)生為一位肌萎縮性側(cè)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(xiàn)，治療結(jié)果超出了預(yù)期，為植入式語言解碼器（implanted speech decoder）設(shè)定了新的標(biāo)桿，并展示了這些設(shè)備對(duì)有語言障礙的人潛在的強(qiáng)大作用。

ALS是一種影響神經(jīng)系統(tǒng)的進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病。它影響控制自愿肌肉運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞（運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元），導(dǎo)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(dǎo)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(dá)自己，最終導(dǎo)致言語能力退化。

媒體報(bào)道，Harrell的治療團(tuán)隊(duì)通過手術(shù)在他大腦的外層植入了四個(gè)電極陣列，這些陣列看起來像微小的釘床。這比之前在另一項(xiàng)研究中對(duì)ALS患者語言區(qū)域植入的數(shù)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、下巴和舌頭說話時(shí)，神經(jīng)元發(fā)出的電信號(hào)。

手術(shù)后三周，研究者成功將植入設(shè)備通過連接到Harrell頭骨上兩個(gè)金屬柱子的連接線，連接到一排計(jì)算機(jī)上。

僅僅在計(jì)算機(jī)短暫地學(xué)習(xí)了Harrell的講話后，這套裝置就開始以99.6%的準(zhǔn)確率記錄他想通過50個(gè)詞匯表達(dá)的內(nèi)容。

研究者表示，這套設(shè)備實(shí)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(yùn)動(dòng)皮層中最初制定說話指令的部分。

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

而在試驗(yàn)的第二天，設(shè)備已經(jīng)能夠以90%的準(zhǔn)確率覆蓋125,000個(gè)詞匯，并且首次生成了Harrell自己編寫的句子。而且，該設(shè)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(xùn)練設(shè)備以識(shí)別他的聲音，設(shè)備表現(xiàn)得越來越好。研究報(bào)告稱，在八個(gè)月的時(shí)間里，Harrell共說出了近6,000個(gè)不同的詞匯。設(shè)備的準(zhǔn)確率保持在97.5%。

這一成績超過了許多轉(zhuǎn)錄講話手機(jī)應(yīng)用程序的準(zhǔn)確率。這也標(biāo)志著比之前的研究有了進(jìn)步，因?yàn)橐郧暗难芯恐?，植入物的?zhǔn)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(jī)接口Neuralink設(shè)備幫助人們?cè)谄聊簧弦苿?dòng)光標(biāo)不同，Harrell的植入物使他能夠探索無限大和更復(fù)雜的言語領(lǐng)域，研究人員表示，這是一個(gè)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(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(jì)算機(jī)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(rèn)為最有可能與Harrell試圖說的內(nèi)容相符的輸出。

不過，是否同樣的植入物對(duì)更嚴(yán)重癱瘓的患者也同樣有幫助尚不清楚。因?yàn)椋琀arrell的言語能力雖然已經(jīng)退化，但并沒有消失。而且，盡管這套技術(shù)作用顯著，但成本昂貴的同時(shí)絕大多數(shù)保險(xiǎn)無法覆蓋，普通人無法負(fù)擔(dān)。