脑机接口新突破:张福伦团队通过解码大脑活动帮助瘫痪性失语症“说话”

来源：大脑2022-11-09 18336044

神经假体是一种替代神经系统功能的设备，有望恢复因瘫痪而不能说话或打字的患者的交流能力。然而，还不清楚试图无声地说话是否可以用来控制神经假体进行交流。

神经假体是一种替代神经系统功能的设备，有望恢复因瘫痪而不能说话或打字的患者的交流能力。然而，还不清楚试图无声地说话是否可以用来控制神经假体进行交流。先前的研究表明失语症瘫痪患者的修复系统可以解码多达50个单词。然而，这一系统受到特定词汇的限制，参与者必须试图大声读出这些单词，由于麻痹，这需要很大的努力。

2022年11月9日，加州大学旧金山分校的张智威等人发表了一篇研究论文，题为：在患有严重肢体和发声悖论的个体中使用言语神经发生进行概括说话[1]。

这项研究开发了一种设备，可以解码失语症瘫痪患者在默默地尝试拼写单词组成完整句子时的大脑活动。这些发现突出了由沉默控制的语音神经假体根据拼写生成句子的潜力。

在这项研究中，张智威等人设计了一种神经假体，它可以将大脑活动转化为单个字母，实时拼写出完整的句子，并在一名患者身上演示其应用。

这位患者20岁时因中风导致严重的声带和肢体瘫痪，因此交流受限。现在他已经失语症超过15年了。为了帮助解码他的语言能力，研究团队在2019年为他进行了脑机接口实验，他也是这个arm-speech脑机接口恢复实验的第一个参与者。脑机接口电极被植入大脑的运动皮层，当他试图说出不同的单词或字母时，大脑产生的脑电波被监测和分析。

研究小组通过设计其系统来解码与语音符号相关的大脑活动，将之前的方法扩展到更大的词汇量。在测试中，当参与者试图默读每个字母时，这种设备可以解码参与者的大脑活动，以每分钟29.4个字符的速度从1152个单词的词汇量(可以覆盖85%以上的英语句子)中生成句子，平均字符错误率为6.13%。在进一步的实验中，他们发现这种方法可以扩展到包含9000字以上(基本上是大多数人一年使用的字数)的词汇，平均错误率为8.23%。

这些结果表明，基于拼读方法并使用语音编码单词来生成句子的无声控制语言神经假体具有相当大的潜力。需要进一步的工作来证明这种方法是否可以在更多的患者身上重复。

张福伦教授

张福伦教授一直致力于解码大脑和人类语言的研究。2021年10月，张福伦等人在《自然医学》发表论文[2]。

在一名重度抑郁症患者脑内植入起搏器慢性脑深部感应刺激装置，成功治疗了一名多次治疗失败的重度抑郁症患者。这是多年来将神经科学进展应用于精神疾病治疗的一个重要里程碑式的成功。

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