中风瘫痪18年,AI让她再次「开口说话」!脑机接口模拟表情,数字化身当嘴替|Nature

AI向善,科技向善,不再是空空如也的概念,又有一些实际进展。

来自加州大学的团队开发了全新脑机接口(BCI),让一位因中风类疾病导致瘫痪失语18年的女性患者Ann,可以通过控制「数字化身」再次开始说话了。

这种设备可以将瘫痪患者的大脑信号以比以往更快的速度翻译成文字,这项技术在《自然》杂志的两篇论文中有所介绍。


论文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06377-x

论文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06443-4

世事难料,在2005年的一天下午,只有30岁、结婚刚过2年、女儿才一岁大的Ann突患脑干中风,导致她严重瘫痪。

她全身的肌肉都失去了控制,甚至无法呼吸。一天下午,事情突然发生,原因至今仍是个谜。

在接下来的五年里,安每天晚上睡觉时都担心自己会在睡梦中死去。经过多年的物理治疗,她才能够移动面部肌肉以笑或哭。尽管如此,让她说话的肌肉仍然一动不动。


但如今,她不仅通过一个数字化的化身(avatar)能够说话,还能表达自己的面部表情。


安的大脑表面上植入的超过250个薄如纸张的电极,科学家们解码了电机传递的信号,并使用算法根据她在婚礼上讲话的录音重新创建了她的声音。

这一系统的速度接近每分钟80个单词,与以往的方法相比,错误较少,词汇量更大。

参与技术开发的研究员肖恩·梅茨格表示:“这几乎让用户有可能在时间上与我们交流的速度几乎一样快,而且可以进行更加自然和正常的对话。”

同样参与这项测试还有另一位患者。

68岁的帕特·贝内特(Pat Bennett)患有运动神经元疾病(MND),她对这项技术进行了测试,并表示这项技术可以帮助她与世界保持联系,她的大脑植入物能够解码她想要说的话。

贝内特女士每天骑马和慢跑,但在2012年被诊断出一种脑部疾病,这种疾病攻击控制运动的脑部区域,最终导致她瘫痪。她的语言能力是最早受到影响的。

在斯坦福大学的研究中,一位外科医生将四个类似药丸大小的传感器植入贝内特女士的脑部,这些传感器放置产生语言的关键区域。

当贝特女士告诉自己的嘴唇、舌头和下巴发出声音以组成单词时,一种算法会解码她大脑中传出的信息。

该研究的合著者之一弗兰克·威利特博士表示:“该系统经过训练,知道哪些词应该排在其他词之前,以及哪些音素构成了哪些词。即使某些解读错误,它仍然可以猜得不错。”

经过四个月的训练,将软件用于解读贝内特女士的言语,她的脑活动以每分钟62个单词的速度被翻译成了屏幕上的文字,大约是之前技术速度的三倍。

研究人员表示,正常的对话速度约每分钟160个单词,但他们尚未生产出人们可以在日常生活中使用的设备。

在一个包含50个单词的词汇表中,每10个单词中就有一个是错误的,而在贝内特女士的12.5万词汇中,有四分之一存在错误。

威利特博士表示:“但这是重大突破,向不能说话的瘫痪患者恢复快速交流迈出的重要一步。”

贝内特女士表示,这意味着“他们或许可以继续工作,保持与朋友和家人的关系”。

研究作者爱德华·张博士对实时脑机接口的成功表示“非常激动”。

他表示,人工智能的改进起到了“非常关键”的作用,并且现在计划将这项技术发展为医疗设备。

目前的技术允许一些患有运动神经元疾病的人在失去声音之前存储自己的声音,然后使用眼睛在屏幕上选择他们想要说的单词或字母,但这可能会耗费时间。



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