脑机接口突破!Cell:默念就能“说话”,准确率最高 74%,还能守护内心隐私 |
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来源:100医药网 2025-08-26 10:25
一项新的研究精确定位与内部言语(inner speech, 人们脑海中的无声独白)相关的大脑活动,并成功以高达74%的准确率按指令解码该活动。你脑海里的 无声独白 ,现在能被机器 读懂 了!近日发表在《细胞》(Cell)期刊的一项新研究,不仅精准找到了大脑中负责 内部言语 (inner speech,也就是我们心里默念时的大脑活动)的区域,还成功用脑机接口(BCI)按指令解码这种活动 最高准确率能达到 74%,甚至能从 12.5 万个词汇中解读出人们想象的句子。更贴心的是,这个系统还能守护 心理隐私 ,不会随便 偷听 你的内心想法,只有当你在脑海里说出特定 密码 时,它才会开始翻译你的想法。
这项研究对无法说话的人来说意义重大。比如患有肌萎缩侧索硬化症(ALS)或中风导致严重瘫痪的患者,他们可能连动一下发音肌肉都很困难,而能解码内部言语的 BCI,能让他们不用费力尝试说话,光靠 想 就能交流。 这是我们第一次真正搞懂,纯粹在心里 说话 时,大脑到底在怎么活动。 论文共同第一作者、斯坦福大学的 Erin Kunz 解释道, 对那些连说话和动都很困难的人来说,这种 BCI 能让他们交流得更轻松、更自然。
这些年,BCI 已经成了帮助残疾人的 黑科技 。它的原理是在大脑负责运动的区域植入微小电极,捕捉与运动相关的神经信号,再把信号转换成动作 比如控制假肢,或是帮瘫痪患者打字。之前的 BCI 已经能解码 尝试性言语 :比如患者努力调动嘴唇、舌头等发音肌肉想说话(哪怕说出来没人能听清),BCI 能读懂这时的大脑活动,把想表达的内容敲出来。这种方式比用眼球追踪打字快多了,但对肌肉控制能力差的人来说,反复 尝试说话 还是又累又慢。
于是研究团队想:能不能让 BCI 直接解码 内部言语 ? 要是不用真的动嘴,光在心里想就能交流,对大家来说肯定更轻松、更快。 论文共同第一作者、斯坦福大学的 Benyamin Meschede-Krasa 说。他们找了四名参与者,这些人要么因为 ALS,要么因为脑干中风,都有严重的言语或运动障碍 有的说话含糊到没人能懂,有的完全不能说话,只能靠动眼睛交流。研究人员在他们负责说话的大脑区域(运动皮层)植入了微电极,记录神经活动。
实验时,研究人员让参与者要么 尝试说话 (尽量动嘴说),要么 想象说话 (只在心里默念)同一组词语。结果发现,这两种方式激活的大脑区域是重叠的,神经活动模式也很像 就像内部言语是 缩小版 的尝试性言语,只是整体的激活强度更弱。正是这种相似性,让 AI 模型能通过学习内部言语的神经信号,准确解读人们想象的词语。在测试中,这个 BCI 表现很亮眼:用 50 个词汇的小词典时,最低错误率只有 14%;就算用 12.5 万个词汇的大词典,也能成功解码句子,部分参与者的准确率能到 74%。
更有意思的是,这个 BCI 还能 捕捉 到一些没被明确要求的内心活动。比如研究人员让参与者数屏幕上粉色圆圈的数量时,参与者心里默默数 1、2、3 的过程,也被 BCI 解码了出来 这说明即使没特意 指令 ,自然产生的内部言语也能被识别。
不过大家可能会担心:要是 BCI 随便就能读心,那心里的隐私不就没了?别担心,研究团队早就想到了这一点。他们发现,虽然尝试性言语和内部言语的神经模式很像,但两者之间有个明显的 区别信号 可以理解成 运动意图 维度:尝试性言语带着 想动嘴发声 的意图,内部言语没有。利用这个区别,研究人员能训练 BCI 完全忽略掉日常的内部言语,不会随便解读你的内心想法。
如果有人想专门用内部言语交流,团队还设计了 密码解锁 机制:只有当你在心里默念选定的关键词(比如实验中用的 chitty chitty bang bang ),BCI 才会启动解码功能。测试里,这个密码的识别准确率超过了 98%,既方便又安全。
当然,现在的系统还不是完美的 解码自由发挥的内部言语时,还是会有不少错误。但研究人员说,未来要是给 BCI 装更多传感器,再优化算法,肯定能做得更好。 BCI 的未来特别有希望。 斯坦福大学的资深作者 Frank Willett 说, 这项研究让我们真的相信,总有一天,言语 BCI 能帮人们恢复像正常聊天一样流畅、自然又舒服的交流能力。 (100yiyao.com)
参考文献:
Erin M. Kunz et al, , Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.06.015.
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